JPH01280356A - カットオフパワーサイリスタの為のケーシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の１既要〕 本発明は、パワーエレクトロニクス分野に関するもので
ある。本発明は特に、 −１つの陽極コンタクトプレートと、 −１つの陰極コンタクトプレートと、その場合、両プレ
ート間には、有効な半導体素子の為の１つの組込みスペ
ースが設けられているが、−該組込みスペースを囲んで
いる１つの絶縁リングと、 一陽極側上で絶縁リングを陽極コンタクトプレートへ接
続している１つの陽極フランジと、−陰極側上で絶縁リ
ングを陰極コンタクトプレートへ接続している１つの陰
極フランジと、−陰極コンタクトプレートへ接続されて
いる１つの補助陰極接続とを包含するカットオフパワー
サイリスタ（ＧＴＯ）の為のケーシングに関するもので
ある。

〔従来の技術〕 この種のケーシングは、例えば、雑誌「シーメンスのコ
ンポーネント１２５巻（１９８７）、第１号２４−２６
頁により知られている。

二三百乃至二三千アンペアと、数千ボルトのしゃ断電圧
とを備えた電流用のパワーサイリスクは、特殊なケーシ
ングを必要とし、該ケーシング内には、有効な固有半導
体素子が組込まれる。

従来の非しゃ断電パワーサイリスクの場合、大部分に金
属−セラミックケーシングが使用されていたが、これは
、例えば、Ｕ　Ｓ　−Ｐ　Ｓ　４，００８．４８６から
、又はＢ　Ｂ　ＣＢｒｏｉｖｎ　　Ｂｏｖｅｒｉ社のＣ
３２４０２サイリスクに関する情報紙ＣＩ　−Ｅ　Ｃ１
０２３８４Ｄ／Ｅ／Ｆから明らかである。

この種の金属−セラミックケーシングは、固有半導体素
子を囲んでいるシリンダ状セラミック絶縁リングを有し
ている。半導体素子への電気的な及び熱的なコンタクト
の為に、陽極側には、１つの金属性陽極コンタクトプレ
ートが、又陰極側には、１つの金属性陰極コンタクトプ
レートが備わっており、それらは、組込まれた状態にお
いて、半導体素子を押している。

両コンタクトプレートは、１つの金属性陽極又は陰極フ
ランジを介して絶縁リングへ接続されている結果、完全
に密閉されたケーシングが成立する。

サイリスク素子のゲートへの干渉は、通常、ゲート接続
により実現されるが、該ゲート接続は、絶縁リング内へ
はめ込まれており、絶縁リングを貫通してケーシングの
内側から外側へ向けての電気的接続が可能である。

ゲート接続の他に、補助陰極接続が設けられており、該
補助陰極接続は、電気的に陰極コンタクトプレートへ接
続されている。この補助陰極接続は、陰極コンタクトプ
レートの主コンタクト平面上へ干渉することなく陰極上
への付加的な接続を可能としている。

従来のパワーサイリスクにおいては、補助陰極接続の２
つの実施形態が知られている。一方の実施形態において
は、補助陰極接続は、平形プラグ構造を呈しており、つ
まり、統合された陰極フランジ部分（Ｕ　Ｓ　−Ｐ　Ｓ
　４，００８，４８　）としての構造か、又は付加的に
陰極フランジ上に固定されている帯状金属物（情報誌Ｃ
３２４０２）としての構造を呈している。

他方の実施形態においては、補助陰極接続は、ゲート接
続と同様に絶縁リング内へはめ込まれており、該絶縁リ
ングの内側に設けられている金属化ブリッジを介して陰
極フランジへ接続されている（例えば、Ｂ　Ｂ　ＣＢｒ
ｏｗｎ　　Ｂｏｖｅｒｉ社　Ｃ３Ｆ３６９型に関する情
報誌Ｄ　）Ｉ　Ｌ　２７８０８４　Ｄ　Ｅ　Ｆの第２７
頁を参照のこと）。

この実施形態の使用は、特に、ケーシングの密閉方法に
基づいている。例えば、ケーシングが冷間溶接により密
閉されている場合、金属フランジは、絶縁リングより比
較的高く突出している。その場合、絶縁リングへ統合さ
れた補助陰極接続が使用される（第２実施形Ｂ）。

その反対に、ケーシングがプラズマ溶接により密閉され
ている場合、突出は、ごくわずかであるか、又は全く存
在しない。この場合、はんだ付けされているか、又は、
溶接されている平形ソケット（いわゆるＦａｓｆｏｎ　
ソケット）が使用されるが、該平形ソケットは、陰極フ
ランジ上に（又は陰極キャップ上に）取付けられる。

カットオフパワーサイリスク（ＧＴＯ）の場合、状況が
基本的に異っている。この構体素子の場合、補助陰極接
続は、ゲート回路の為の第２電極としても使用されてい
る。しかしながら、該補助陰極接続は、ここではカット
オフの際に必要な高いゲート電流（８００Ａまで）の為
に備わっていなければならないが、該高いゲート電流は
、従来のサイリスクの場合、発生しない。

前述の印刷物（第５図）から、パワーＧＴＯ用のケーシ
ングにおいても、フランジの上に配置されている平形ソ
ケットを使用することが知られている。しかし、補助陰
極接続の実施形態を従来のサイリスクからＧＴＯへ移行
する場合、以下の問題が伴う。つまり、冷間溶接された
ケーシングの場合、溶接された平形ソケットを使用する
ことは不可能である。理由は、仕様書に基づき、ソケッ
トがフランジから突出することは認められていないから
である。他方、発生するゲート電流の為の統合された補
助陰極接続において使用される金属化ブリッジ（横断面
積例えば０．７５ｍｍ”　）は、弱過ぎる結果、ブリッ
ジの縁に沿って遮断が生じる。

プラズマ溶接されたケーシングの場合、従来の平形ソケ
ット配列は、多くの場所を必要とし、ケーシングから高
く突出しており、冷却器上でのサイリスクの固定を困難
にしている理由は、従来の平形ソケット配列は、陰極コ
ンタクトプレートの接続面に非常に近接して位置してい
るからである。

更に、平形ソケット（巾×薄板の厚味が例えば６、３　
Ｘ　０．８ｍｍ２）は、８００Ａまでのゲート電流にと
って寸法が小さすぎる。

両方の場合に見られる陰極コンタクトプレートと、補助
陰極接続との間の電圧降下は、大きすぎる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、パワーＧＴＯにおいて、必要とされる
ゲート電流を確実に伝送出来るばかりでなく、任意のケ
ーシング密閉を使用出来る補助陰極接続を具体化するこ
とにある。

〔課題を解決する為の手段〕

この課題は、上記種類のケーシングの場合、−補助陰極
接続が絶縁リングを通ってケーシングから外側へ向けて
案内されており、 〜直接陰極コンタクトプレート上へ接続されていること
により解決された。

本発明の核心は、薄くて弱い金属化ブリッジを通って接
続されているのではなく直接陰極コンタクトプレートへ
接続されており且つ省スペース型で、しかも絶縁リング
中へ統合されている補助陰極接続を使用することにある
。

この直接接続は、限定されることなく非常に高い電流用
として設計可能である。

本発明の良好な第１実施例に基づけば、補助陰極接続と
、陰極コンタクトプレートとの間の直接接続は、１本の
内側ピンと、１本の外側ピンと、それらの間に位置して
いる１本の連結部材とを包含している。

他の良好な実施例に基づく場合、この連結部材は、１つ
の補整みぞを備えている。

この配列の利点は、寸法定めの際及び組立ての際、又温
度膨長を調整する場合における大きな自在性にある。

〔実施例〕

次に図面を参照しながら実施例に基づき本発明の詳細な
説明するに、 第１Ａ図には、技術水準に基づき補助陰極接続を有する
パワーサイリスクの為のケーシング配列が横断面図で図
示されているが、その場合、便宜上、この補助陰極接続
用の２つの異った実施形態のバリエーションは、同時に
記されている。

既知のケーシングは、陽極コンタクトプレート（１）と
、陰極コンタクトプレート　（２）とを包含しており、
該それらは対向して位置しており、且つ有効半導体素子
を受容する為に設けられている組込み空間（１０）をそ
れらの間で限定している。

組込み空間（１０）は、シリンダ状の絶縁リング（４）
（通常セラミック製）により囲まれている。糸色縁リン
グ（４）は、陽極側で、下側陽極フランジ（３）と、上
側陽極フランジ（２）とから構成されている陽極フラン
ジを介して陽極コンタクトプレート（１）へ接続されて
いる。

陰極側では、しかるべき陰極フランジ（８）が絶縁リン
グ（４）と、陰極コンタクトプレート（９）との間で物
理的に接続している。

第１Ａ図において、ケーシングは、まだ密閉状態になっ
ていない状態で図示されている。理由は、上側及び下側
陽極フランジ（２）及び（３）がまだ相互に連結されて
いないからである。完成なる密閉は、これら両フランジ
部分を冷間溶接又はプラズマ溶接することにより成され
る。

冷間溶接により密閉される場合、両フランジ部分は、図
面から明らかな如く、絶縁リングから高く突出している
フランジ面を備えている。その場合、第１補助陰極接続
（５ａ）が設けられているが、該第１補助陰極接続は、
金属管の形で絶縁リング（４）中へ挿入されており、絶
縁リング（４）の内側上の金属化ブリッジ（６）と、金
属性陰極フランジ（８）とを介して陰極コンタクトプレ
ート（９）へ電気的に接続されている。

密閉がプラズマ溶接により成されている場合、陽極フラ
ンジ（２，３）は、絶縁リング（４）かられずかに突出
しているか、或いは全く突出していない（この場合につ
いては、第１Ａ図において明確に示されていない）。そ
の場合、他の第２補助陰極接続（５ｂ）として、平形ソ
ケット（７）が備わっているが、該平形ソケットは、陰
極フランジ（８）の外側上にはんだ付けされているか、
又はポイント溶接されている。

第２の補助陰極コンタク１−（５ｂ）の平面図は、絶縁
リング（４）から平形ソケット（７）が大きく突出して
いる状態を明確に図示する為に第１Ｂ図において再度水
されている。

第２Ａ図は、本発明に基づく補助陰極コンタクトの良好
な実施形態を第１Ａ図に対応した図面において示してい
る。この場合も、金属管状の補助陰極コンタクト（５ａ
）は、絶縁リング（４）中へ統合されている。

しかし、第１Ａ図とは異って、補助陰極コンタクトは、
陰極コンタクトプレート（９）へ直接接続されている。

この直接接続は、金属性内側ピン（１３）と、同じく金
属性外側ピンと、両ピン（１１，１３）間に配置されて
いる金属性連結素子（１５）とを包含している。

この連結部材（１１，１３，１５）は、良好な導電性と
、容易にはんだ付は可能な金属（例えばＣｕ）から形成
されていることは自明のことである。

ピン（１１，１３）と、連結部材（１５）とは、相互に
しっかりと連結されている。この連結は、単一体で形成
されていることも考えられうる。

内側ピン（１３）は、陰極コンタクトプレート（９）の
しかるべき袋状の孔中へはんだ付けされており、外側ピ
ン（１１）は、補助陰極接続の金属性の管へはんだ付け
されている。

各連結部材（１１，１３，１５）の横断面は、予期して
いるゲート電流が、大きな電圧降下を生ずることなく確
実にケーシングを通って案内される様な構造になってい
る。

構体素子が稼動する際、温度変化が生ずるので、連結部
材（１５）には、調整みぞ（１２）が設けられているこ
とが望ましく、該調整みぞは、熱膨張を調整する為に必
要な物理的遊びを連結部材に与えている。その場合、頑
丈な連結部材（１５）、又は、ワイヤベルトも考えられ
る。

第２Ｂ図は、第２Ａ図に基づ〈実施例のケーシングに対
し垂直な横断面図である。補助陰極接続（５ａ）及びそ
の直接的な接続部材（１１，１３゜１５）は、はぼラジ
アルに配置されており、例えば、同じ（統合されている
ゲート接１　（１４）に近接して位置していることが図
面から判る。

本発明に基づき、陰極コンタクトプレートに対する直接
接続を有する統合された補助陰極接続の実施形態は、突
出部分の著しい低減を促し、限定されることなく非常に
高い電流を案内出来、ケーシングを容易に組立てること
が出来る。理由は、接続部材がケーシングの通常の構成
部分と共にある一定のはんだ付は形態により統合でき且
つ、しっかりとはんだ付けされるからである。

更に、統合された補助陰極接続は、陰極側上におけるス
ペー問題を回避できると同時にケーシング密閉のあらゆ
る方法と組合わせが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、技術水準に基づく補助陰極接続の２つの実
施例を組合わせた状態で示す横断面図。 第１Ｂ図は、技術水準に基づく一実施形態のしかるべき
平面図。 第２Ａ、Ｂ図は、本発明の良好な実施例に基づ＜　ＧＴ
Ｏ補助陰極接続の２つの異った横断面を示す図。 手続補正書（方式） ％式％ ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）１つの陽極コンタクトプレート（１）と、ｂ
   ）両プレート間には、前記有効半導体素子の為の組込み
   スペース（１０）が設けられているが、１つの陰極プレ
   ート（９）と、 ｃ）前記組込みスペース（１０）を囲んでいる１つの絶
   縁リング（４）と、 ｄ）前記絶縁リング（４）を前記陽極側上で前記陽極コ
   ンタクトプレート（１）へ接続している１つの陽極フラ
   ンジ（２、３）と、 ｅ）前記絶縁リング（４）を前記陰極側上で前記陽極コ
   ンタクトプレート（１）へ接続している１つの陰極フラ
   ンジ（８）と、 ｆ）前記陰極コンタクトプレート（９）へ接続されてい
   る１つの補助陰極接続（５ａ、５ｂ）とを包含するカッ
   トオフパワーサイリスタ （ＧＴＯ）の為のケーシングに関するものであり、 ｇ）前記補助陰極接続（５ａ）は、前記絶縁リング（４
   ）を通って前記ケーシングから側外へ案内されており、 ｈ）前記陰極コンタクトプレート（９）へ直接接続され
   ていることを特徴とするケーシング。
2. （２）前記補助陰極接続（５）と、前記陰極コンタクト
   プレート（９）との間の直接接続は、１つの内側ピン（
   １３）と、１つの外側ピン（１１）と、それらの間に位
   置している１つの連結部材（１５）とを包含しているこ
   とを特徴とする請求項第（１）に記載のケーシング。
3. （３）前記連結部材（１５）は、調整みぞ（１２）を有
   していることを特徴とする請求項第（２）に記載のケー
   シング。
4. （４）前記内側ピン（１３）は、前記陰極コンタクトプ
   レート（９）中へはめ込まれている袋状の孔中へ、しっ
   かりとはんだ付けされていることを特徴とする請求項第
   （３）に記載のケーシング。