DE7603408U1

DE7603408U1 - Halbleitereinheit, insbesondere zur umformung oder steuerung grosser elektrischer leistungen

Info

Publication number: DE7603408U1
Application number: DE19767603408
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1977-11-10
Also published as: IT1075060B; FR2339253B3; CH593560A5; CA1092724A; FR2339253A1; DE2604701A1

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Halbleitereinheit

Die Erfindung betrifft eine Halbleitereinheit mit einem oder mehreren Halbleiterelementen, insbesondere zur Umformung oder Steuerung grosser elektrischer Leistungen, bei welchem mindestens ein Halbleiterelement zwischen einem ersten und einem zweiten Druckkörper eingespannt ist, mindestens zwei parallel zueinander und senkrecht zu den Scheibenebenen der Halbleiterelemente verlaufende Zugbolzen vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende mit einem Joch verbunden sind, und Mittel

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zur Ausübung einer Spannkraft auf den ersten Druckkörper vorgesehen sind, welche den letzteren und das Joch mittels Federspannung auseinanderhalten und einen mit dem ersten Druckkörper in Berührung stehenden Zapfen und ein auf dem Zapfen angeordnetes, mit dem Joch in Berührung stehendes Federpaket aufweisen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitereinheit.

Es sind schon Halbleitereinheiten mit zwischen Kühlkörpern eingespannten Halbleiterelementen zur Umformung oder Steuerung elektrischer Leistungen bekannt. Das Einspannen der Halbleiterelemente zwischen den Kühlkörpern ist ein besonders schwieriges Problem, da für einen einwandfreien Strom- und Wärmeübergang durch das Halbleiterelement eine nachstehend als Spannkraft bezeichnete über das Halbleiterelement gleichmässig verteilte Druckkraft notwendig ist, deren Grosse mit der umzuformenden oder steuernden elektrischen Leistung in direktem Zusammenhang steht.

In den Patentschriften CH-PS 522 288 und CH-PS 526 857 (entsprechend den Offenlegungsschriften DT-OS 2 05^4 393 und DT-OS 2 163 683) sind Halbleitereinheiten beschrieben, bei denen Mittel zur Ausübung einer Spannkraft vorgesehen sind, mit welchen die notwendige Spannkraftgrösse und Verteilungsgleich-

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mässigkeit gewährleistet werden kann. Jedoch sind diese für manuelle Betätigung konstruiert und eignen sich nur zur Ausübung von Spannkräften, die in der Grössenordnung von etwa 1500 kp' pro Halbleiterelement stehen. Dementsprechend ist die Grosse der umzuformenden oder zu steuernden elektrischen Leistung durch die maximal entwickelbare Spannkraft begrenzt. Aus diesem Grunde eignen sich die genannten Halbleitereinheiten für die heutzutage üblichen Leistungen nicht, da diese höhere Spannkräfte erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden, und eine Halbleitereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine wesentlich grössere Spannkraft pro Halbleiterelement als bis anhin entwickelt werden kann und dadurch wesentlich grössere elektrische Leistungen umgeformt oder gesteuert werden können. Aufgabe der Erfindung ist es ebenfalls, ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung der genannten Halbleitereinheit zu schaffen.

Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass erfindüngsgemäss der Zapfen und das Federpaket in einer Bohrung des ersten Druckkörpers angeordnet sind und das Federpaket so ausgebildet und vorgespannt ist, dass die auf ein Halbleiterelement einwirkende Druckkraft grosser als 1500 kprist.

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Das Verfahren zur Herstellung der Halbleitereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass das Federpaket auf dem Zapfen angeordnet wird, dass dann das Joch auf das Federpaket und eine hydraulische Vorrichtung auf das Joch gesetzt wird, dass dann der Spannbolzen durch die hydraulische Vorrichtung und das Joch hindurch in den Zapfen hineingeführt und in diesem befestigt wird, dass dann die hydraulische Vorrichtung mit Flüssigkeit gefüllt wird, wodurch auf den Spannbolzen und den Zapfen hydraulische Kraft ausgeübt wird, der Zapfen gegen das Federpaket gepresst wird und dieses dabei zusammengedrückt wird, dass dann das Joch mit dem Zapfen, dem Federpaket, Spannbolzen und der hydraulischen Vorrichtung über dem ersten Druckkörper angeordnet und mit den Zugbolzen und Gegenmuttern festgeschraubt wird, dass dann die hydraulische Vorrichtung entleert wird, wodurch die auf den Zapfen ausgeübte hydraulische Kraft auf Null reduziert wird und das Federpaket so freigegeben wird, t'ass es seine Federkraft auf den ersten Druckkörper ausübt und das Halbleiterelement zwischen den Druckkörpern festklemmt .

Der wesentliche Vorteil der Halbleitereinheit nach der Erfindung besteht darin, dass man nunmehr das Federpaket mit hydraulischen Mitteln anstatt von Hand zusammendrücken bezw. frei- ! geben kann, wodurch die Tellerfedern des Federpaketes wesentlich steifer sein können, und die gesamte Federkraft und da-

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mit die auf ein Halbleiterelement einwirkende Spannkraft und die mit der Halbleitereinheit umformbare oder steuerbare elektrische Leistung wesentlich grosser sein können. Ferner ist eine einfache und wirtschaftliche Herstellung der Halbleitereinheit auch in Massenproduktion möglich.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Halbleitereinheit mit einem zwischen Kühlkörpern eingespannten Halbleiterelement:

Fig. 2 eine Halbleitereinheit nach der Fig. 1 mit der zu ihrer Herstellung dienenden Einrichtung;

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Halbleitereinheit nach der Fig. 1 besteht aus einem ersten Druckkörper 1 und einem zweiten Druckkörper 2, die beide als Kühlkörper ausgebildet sind und einem zwischen diesen eingespannten Halbleiterelement 3 in der Form eines Scheibenthyristors. Zwei parallel zueinander und senkrecht zu den Scheibenebenen des Halbleiterelemenbes 3 verlaufende Zugbolzen

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<Ί durchdringen die Druckkörper 1,2 und das Joch 5» welches über ein Federpaket 6 und einen Zapfen 7 auf dem ersten Druckkörper 1 abgestützt ist. Daa innere Ende des Zapfens 7 ragt in die Bohrung I¹I des Druckkörpers 1 hinein und steht mit deren Bodenfläche in Berührung. Das äussere Ende des Zapfens 7 trägt ein aus Tellerfedern bestehendes Federpaket 6, welches zwischen einem Ansatz des Zapfens 7 und dem mittels den Gegenmuttern 8 in gewünschtem Abstand vom Druckkörper 1 gehaltenen Joch 5 unter Vorspannung steht und über den Druckkörper 1 die gewünschte Spannkraft auf das Halbleiterelement 3 ausübt. Diese Spannkraft kann durch Wahl der Anzahl und Kopplungsart der Tellerfedern, durch zweckmässige Dimensionierung derselben und/oder durch Wahl des Abstandes zwischen dem Druckkörper 1 und dem Joch 5 zwischen gewissen Grenzen variiert werden.

Es können auch mehr als zwei übereinander angeordnete Druckkörper vorgesehen sein, mit einem Halbleiterelement 3» oder mehreren, nebeneinander angeordneten Halbleiterelementen zwischen zwei benachbarten Druckkörpern. Ferner können anstelle der Gegenmuttern 8 im Joch 5 Bohrungen mit Innengewinden vorgesehen sein und die Zugbolzen 4 in diese hineingeschraubt sein.

In der Fig. 2 ist die Halbleitereinheit in ihrem Herstellungszustand gezeigt, wobei ein als hydraulische Vorrichtung 9 dienender Hohlkolbenzylinder auf dem Joch 5 sitzt und ein Spannbolzen

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10 durch die Vorrichtung 9 und das Joch 5 hindurch in ein Innengewinde deo Zapfens 7 hineingeschraubt ist. Eine Hydraulikpumpe

11 liefert die Flüssigkeit zur Auffüllung der hydraulischen Vorrichtung 9 und ist mit einem einstellbaren Ventil 12 ausgerüstet, auf welchem ein auf dem Manometer 13 angezeigter maximaler Druck eingestellt warden kann, welcher nach Massgabe der Spannkraft, die auf das Halbleiterelement 3 ausgeübt werden soll, vorbestimmt ist»

Bei der Herstellung der Halbleitereinheit wird das Federpaket 6 auf den Zapfen 7, das Joch 5 auf das Federpaket und die hydraulische Vorrichtung 9 auf das Joch gesetzt, und der Spannbolzen 10 durch die hydraulische Vorrichtung 9 und das Joch 5 hindurch in den Zapfen 7 fest hineingeschraubt. Anschliessend wird die Hydraulikpumpe 11 betätigt und die Vorrichtung 9 bis zu einem am Ventil 12 eingestellten und am Manometer 13 angezeigten vorbestimmten Druck aufgefüllt, wodurch auf den Zapfen 7 eine hydraulische Kraft ausgeübt wird, das Joch entgegen der Federkraft des Federpaketes 6 gepresst wird und damit der Abstand zwischen dem Zapfen 7 und dem Joch 5 verringert wird und dabei das Federpaket 6 zusammengedrückt und unter Vorspannung gesetzt wird. Das Joch 5 wird dann zusammen mit dem Zapfen 7 und dem Spannbolzen 10, dem Federpaket 6 und der Vorrichtung 9 auf den Druckkörper 1 gesetzt und mit den Zugbolzen k und den Gegenmuttern 8 festgeschraubt.

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Anschlieasend wird durch lösen des Ventils 12 der Hydraulikpumpe 11 die Vorrichtung 9 entspannt und die Vorrichtung 9
samt dem Spannbolzen 10 entfernt, wodurch der erste Druckkörper 1 unter die Spannkraft des sich am Joch 5 und dem Zapfen 7
abstützenden Federpaketes 6 gesetzt wird.

Claims

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1. Halbleitereinheit mit einem oder mehreren Halbleiterelementen, insbesondere zur Umformung oder Steuerung grosser elektrischer Leistungen, bei welchem mindestens ein Halbleiterelement zwischen einem ersten und einem zweiten Druckkörper eingespannt ist, mindestens zwei parallel zueinander und senkrecht zu den Scheibenebenen der Halbleiterelemente verlaufende Zugbolzen vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende mit einem Joch verbunden sind, und Mittel zur Ausübung einer Spannkraft auf den ersten Druckkörper vorgesehen sind, welche den letzteren und das Joch mittels Pederspannung auseinanderhalten und einen mit dem ersten Druckkörper in Berührung stehenden Japfen und ein auf dem Zapfen angeordnetes, mit dem Joch in Berührung stehendes Federpaket aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (7) und das Federpaket (6) in einer Bohrung (IM) des ersten Druckkörpers (1) angeordnet sind und das Federpaket (6) so ausgebildet und vorgespannt ist, dass die auf ein Halbleiterelement (3) einwirkende Druckkraft grosser als 1500 kp ist.

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2. Halbleitereinheit nach Anspruch 1 mit mehreren Druckkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Halbleiterelement (3) zwischen zwei benachbarten Druckkörpern vorgesehen ist,

3. Halbleitereinheit nach Anspruch 1 mit mehreren Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten, Druckkörpern mindestens zwei Halbleiterelemente (3) vorgesehen sind.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.