SU1756978A1

SU1756978A1 - Semiconductor module

Info

Publication number: SU1756978A1
Application number: SU904861707A
Authority: SU
Inventors: Людвиг Васильевич Горохов; Лев Никифорович Гридин; Анатолий Петрович Кузьминов; Елена Николаевна Лифанова; Александр Викторович Матанов; Анатолий Иванович Фалин
Original assignee: Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1992-08-23

Abstract

Использование: в различных преобразовател х энергии и электроприводах. Сущность изобретени : в модуле таблеточного типа, содержит корпус с крышкой, внутри которого расположены по вертикали два полупроводниковых элемента, каждый полупроводниковый элемент заключен между центральным выводом и крышкой. Центральный вывод представл ет собой профилированный диск, по высоте имеющий несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра, а сборку - плоский вывод . По меньшей мере одна плоска поверхность центрального вывода снабжена отверстием, в котором расположен узел управлени . Узел управлени выполнен в виде подп тника, который центрирует с одной стороны тэр.ельчатые пружины, а с другой стороны - изол тор и управл ющий вывод, выполненный в виде плоской пружины и наход щийс в непосредственном контакте с верхним полупроводниковым элементом. Внешн поверхность крышки покрыта изолирующим слоем. Дополнительные силовые выводы на крышках и плоский вывод центрального вывода расположены по окружности корпуса на одинаковом рассто нии один от другого. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л СUsage: in various energy converters and electric drives. SUMMARY OF THE INVENTION: in a tablet-type module, there is a case with a lid, inside which two semiconductor elements are located vertically, each semiconductor element is enclosed between the central terminal and the lid. The center pin is a profiled disc, having a height of several cylindrical surfaces of different diameters, and the assembly is a flat pin. At least one flat surface of the central outlet is provided with a hole in which the control unit is located. The control unit is made in the form of a stopper, which centers on the one hand terral coil springs, and on the other hand, the insulator and control terminal, made in the form of a flat spring and which is in direct contact with the upper semiconductor element. The outer surface of the cover is covered with an insulating layer. The additional power terminals on the covers and the flat terminal of the central terminal are located around the circumference of the housing at the same distance from one another. 1 hp f-ly, 3 ill. (Ls

Description

Изобретение относитс к полупроводниковой технике, а именно к выпр мительным управл емым блокам, и может быть использовано в различных преобразовател х энергии и электроприводахThe invention relates to semiconductor technology, namely rectifying controllable blocks, and can be used in various energy converters and electric drives.

Известны модули прижимной конструкции , имеющие не менее двух полупроводниковых структур, расположенных одна под другой внутри корпуса.Known modules clamping design, with at least two semiconductor structures located one below the other inside the case.

Недостатком данных конструкций вл етс либо наличие многих деталей, затрудн ющих сборку прибора, либо просто нетехнологичность конструкции, особенно,The disadvantage of these constructions is either the presence of many details that complicate the assembly of the device, or simply the lack of technological design, especially

если в ней предусмотрено много управл ющих элементов.if it has many control elements.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс полупроводниковый модуль таблеточного типа, содержащий корпус с крышками, внутри которого расположены по вертикали по меньшей мере два полупроводниковых элемента, каждый из которых установлен между центральным силовым выводом и крышкой,Closest to the present invention is a tablet-type semiconductor module, comprising a housing with lids, inside of which at least two semiconductor elements are located vertically, each of which is installed between the central power terminal and the lid,

К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность перевернутого монтажа полупроводниковых элементов, имеющих управл ющий электрод (транзиХ|The disadvantages of this device include the impossibility of an inverted installation of semiconductor elements having a control electrode (trans | | |

слcl

ON Ю XI 00ON Y XI 00

сторов, тиристоров), невозможность фиксировать расположение относительно центрального силового вывода других силовых выводов, что затрудн ет последующий монтаж издели в схеме и создает дополнительные сложности при автоматизации сборки. При монтаже модул в схему отсутствие изол ции на внешней поверхности крышек увеличивает трудоемкость сборки схемы, так как внешн изол ци прибора необходима во всех случа х монтажа,stoor, thyristors), the inability to fix the location relative to the central power output of other power outputs, which complicates the subsequent installation of the product in the circuit and creates additional difficulties in automating the assembly. When installing the module into the circuit, the absence of insulation on the outer surface of the covers increases the laboriousness of the circuit assembly, since external isolation of the device is necessary in all cases of installation,

Целью изобретени вл етс повышение технологичности модул .The aim of the invention is to improve the manufacturability of the module.

Указанна цель достигаетс тем, что в полупроводниковом модуле таблеточного типа, содержащем корпус с крышками, внутри которого расположены по вертикали по меньшей мере два полупроводниковых элемента, каждый из которых установлен между центральными силовым выводом и крышкой, центральный силовой вывод выполнен в виде профилированного диска, по высоте имеющего несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра и с одной стороны плоский вывод, при этом по меньшей мере на одной из поверхностей, обращенных к полупроводниковому элементу и соосно с ним выполнено несквозное отверстие со ступенчатым дном, в котором установлена изолирующа втулка с размещенным внутри нее узлом управлени , выполненным в виде подп тника, центрирующего тарельчатые пружины и управл ющего вывода, выполненного в виде плоской пружины и соединенного с полупроводниковым элементом, между широкой частью подп тника и управл ющим выводом установлен изол тор, а на каждой крышке установлен дополнительный силовой вывод, при этом внешн поверхность крышки покрыта изолирующим слоем.This goal is achieved by the fact that in a semiconductor module of tablet type, comprising a case with lids, inside which at least two semiconductor elements are located vertically, each of which is installed between the central power terminal and the lid, the central power terminal is made in the form of a profiled disk the height of several cylindrical surfaces of different diameters and on the one hand a flat terminal, with at least one of the surfaces facing the semiconductor element Ntu and coaxially with it is a blind hole with a stepped bottom, in which an insulating sleeve is installed with a control unit located inside it, made in the form of a subtube, centering the cup springs and the control lead, made in the form of a flat spring and connected to the semiconductor element, between An insulator is installed with a wide part of the subframe and a control terminal, and an additional power terminal is installed on each cover, while the outer surface of the cover is covered with an insulating layer.

Дополнительные силовые выводы на крышках и плоский вывод центрального силового вывода расположены по окружности корпуса на одинаковом рассто нии друг от друга.The additional power terminals on the covers and the flat terminal of the central power terminal are located around the circumference of the housing at the same distance from each other.

На фиг,1 изображена упрощенна конструкци модул ; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - конструкци узла управлени .Fig. 1 shows the simplified construction of the module; figure 2 is the same, top view; FIG. 3 shows the construction of the control unit.

Устройство содержит (фиг,1 и 2) два полупроводниковых элемента 1, центральный силовой вывод 2, плоский вывод 3, изол тор 4, отверстие 5 со ступенчатым дном, изолир ующие кольца корпуса б, термокомпенсаторы 7, крышки 8, дополнительный силовой вывод 9, изолирующий слой 10.The device contains (FIGS. 1 and 2) two semiconductor elements 1, a central power terminal 2, a flat terminal 3, an insulator 4, a hole 5 with a stepped bottom, insulating rings of the housing b, thermal compensators 7, covers 8, an additional power terminal 9, insulating layer 10.

Узел управлени (фиг.З) включает в себ изолирующую втулку 11, подп тник 12, тарельчатые пружины 13, изол тор 14, управл ющий эывод 15.The control assembly (Fig. 3) includes an insulating sleeve 11, a bushing 12, cup springs 13, an insulator 14, a control terminal 15.

Сборку модул начинают со сборки узла управлени . Дл этого берут корпус модул , состо щий из изолирующих колец б, предварительно спа нных с помощью термокомпенсаторов 7 с центральным силовым выводом 2, и став т его таким образом, чтобы отверстие 5 со ступенчатым дном, расположенное в центре центрального силового вывода 2 и предназначенное дл узла управлени , оказалось сверху, как показано на фиг.1, В отверстие 5 первоначально устанавливают изолирующую втулку 11 из фторопласта , в которую затем закладывают тарельчатые пружины 13, подп тник 12, изол тор из керамики 14 и управл ющий вывод 15 Подп тник 12 осуществл ет центровку всех деталей узла управлени , так как с одной стороны он имеет стержень, центрирующий тарельчатый пружины 13, а на другойThe assembly of the module begins with the assembly of the control unit. To do this, take the module case, consisting of insulating rings b, pre-paired with the help of thermal compensators 7 with a central power output 2, and put it so that the hole 5 with a stepped bottom, located in the center of the central power output 2 and intended for The control unit turned out to be at the top, as shown in Fig. 1, Into the opening 5, an insulating sleeve 11 made of fluoroplastic is initially installed, into which the cup springs 13, the bushing 12, the insulator made of ceramic 14 and the control terminal 15 are then inserted. The sensor 12 centers all parts of the control unit, since on one side it has a rod centering the disc springs 13, and on the other

широкой стороне в центре выполнена выемка , центрирующа положение изол тораa wide side in the center is made a notch centering the position of the insulator

14и управл ющего вывода 15, расположенного нэ изол торе и представл ющего собой плоскую пружину из фосфористой14 and a control terminal 15 located in a non insulator, which is a flat spring of phosphorous

бронзы, сцентированиую в месте контакта с полупроводниковым элементом 1.bronze, centered at the point of contact with the semiconductor element 1.

Таким образом, подп тник 12 упрощает как центровку всех элементов узла управлени , так и его сборку и, кроме того, в данномThus, the follower 12 simplifies both the centering of all the elements of the control unit and its assembly and, moreover, in this

случае, не требуетс жесткое центрирование управл ющего выаода 15, так как он, вл сь одновременно плоской пружиной, под действием остальных элементов сам занимает нужное место в пределах допуска,In this case, it is not necessary to center the control output 15, since it is at the same time a flat spring, under the action of the other elements, it takes the right place within the tolerance,

обеспеченного его формой.provided by its form.

Самоцентрирование плоской пружиныSelf Centering Flat Spring

15в пределах допуска обеспечиваетс наличием изол тора, сцентрированного при помощи подп тника 12. Размер и толщина15 within the tolerance is provided by the presence of an insulator, centered with the help of a slot 12. The size and thickness

плоской пружины определ ютс величиной тока управлени . Предварительна сборка данного узла гораздо проще и технологичнее известных ранее.The flat springs are determined by the magnitude of the control current. Pre-assembly of this site is much easier and more technologically known before.

После сборки узла управлени на центральный силовой вывод 2 лицевой стороной вниз устанавливают полупроводниковый элемент 1 (транзистор или тиристор) и центрируют его изол тором 4, после чего призаривают крышку 8 к кольцам корпуса 6. Крышка сочетает в себе массивный токосъем и дополнительный силовой вывод 9.After assembling the control unit, face down the semiconductor element 1 (transistor or thyristor) and center it with insulator 4 face down, then prizaryvayut cover 8 to the housing rings 6. The cover combines a massive current collection and an additional power output 9.

После проверки параметров собранной первой части модул , его переворачиваютAfter checking the parameters of the assembled first part of the module, it is turned over

другой стороной и повтор ют операции сборки дл второго полупроводникового элемента, т.е. кладут нижний полупроводниковый элемент (диод) стороной, на котором расположен термокомпенсатор на центральный силовой вывод 2, центрируютthe other side and the assembly operations for the second semiconductor element are repeated, i.e. put the lower semiconductor element (diode) with the side on which the thermal compensator is located on the central power output 2, center

его изол тором 4 и приваривают крышку 8 к корпусу.its insulator 4 and weld the cover 8 to the body.

Дополнительные силовые выводы 9 на крышках и плоский вывод 3 центрального силового вывода расположены по окружно- сти корпуса на одинаковом рассто нии друг от друга, т.е. угол расположени между ними составл ет в данном случае 120°. Такое расположение выводов 9 и 3 дает возможность решить две задачи:The additional power terminals 9 on the covers and the flat terminal 3 of the central power terminal are located at the same distance from each other, i.e. the angle between them in this case is 120 °. This arrangement of conclusions 9 and 3 makes it possible to solve two problems:

свобода монтажа при установке модул в схему (т.е. укладка жгутов схемы);freedom of installation when the module is installed in the circuit (i.e. laying of the circuit harnesses);

возможность отгибать выводы в сторону от крепежных элементов без бо зни их соприкосновени между собой, при этом не происходит потери электроизол ционных свойств по поверхности корпуса между выводами ,the ability to bend the pins away from the fasteners without fear of their contact with each other, while there is no loss of electrical insulation properties on the surface of the housing between the pins,

Внешн поверхность крышек покрыта изолирующим слоем 10. что позвол ет при- мен ть модули в схемах, не забот сь об изол ции их от крепежных элементов, что важно в прижимных конструкци х и тем более таблеточного типа.The outer surface of the covers is covered with an insulating layer 10. That allows the use of modules in the circuits, do not worry about isolating them from fasteners, which is important in clamping structures and even more so tablet type.

Во всех известных технических решени- х модулей таблеточного типа с двум вертикально расположенными полупроводниковыми элементами центральный силовой вывод выполнен плоским, что не позвол ет примен ть полупроводниковые элементы, имеющие управл ющие электроды (транзисторы , тиристоры), так как в них нет места дл размещени узла управлени .In all known technical solutions, modules of tablet type with two vertically arranged semiconductor elements have a central power output made flat, which does not allow to use semiconductor elements having control electrodes (transistors, thyristors), since they have no space for placing a node management

В предлагаемой конструкции центральный силовой вывод 2 представл ет собой профилированный диск, по высоте имеющий несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра. По меньшей мере, на одной плоской поверхности его, обращенной к полупроводниковому элементу и соосно с ним в центре выполнено отверстие под узел управлени , глубина которого рассчитана так, чтобы при сжатии выступающий стержень подп тника не касалс вывода, дл чего дно выполнено ступенча- тым, а сбоку имеетс плоский вывод 3 дл подключени внешней цепи. В самой тонкой дисковой части вывод 2 спа н через термокомпенсаторы 7 с изолирующими кольцами корпуса 6. Так как центральный вывод имеет несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра, то в нем предусмотрены посадочные поверхности дл расположени структур полупроводниковых элементов, учитывающие как диаметр внутреннего рабочего кольца структуры, такIn the proposed design, the central power output 2 is a profiled disk, having a height of several cylindrical surfaces of different diameters. At least on one flat surface of it facing the semiconductor element and coaxially with it in the center there is a hole for the control unit, the depth of which is calculated so that during compression the protruding rod of the subjectile does not touch the output, for which the bottom is made stepwise, and on the side there is a flat terminal 3 for connecting an external circuit. In the thinnest disk part, pin 2 is located through thermal compensators 7 with insulating rings of housing 6. Since the central output has several cylindrical surfaces of different diameters, it provides seating surfaces for positioning the structures of semiconductor elements, taking into account both the diameter of the internal working ring of the structure, and

и толщину выступающего сло защиты фаски .and the thickness of the protruding chamfering layer.

Модуль работает следующим образом.The module works as follows.

При подаче на вход управл ющего вывода 15 сигнала верхний полупроводниковый элемент открываетс и модуль работает как обычный управл емый- слюче- вой полумост.When a signal is fed to the control output 15, the upper semiconductor element opens and the module operates as a normal control-half-bridge.

Предлагаема конструкци позвол ет повысить технологичность, использу перевернутый монтаж при вертикальном расположении полупроводниковых элементов, что. в свою очередь, позвол ет проводить сборку без дополнительных устройств,.ввести раздельный контроль собранных участков блока, что ведет к повыше л ю надежности модул . Предлагаема конструкци улучшает тепловые характеристики прибора на Н0%.The proposed design allows for improved manufacturability using an inverted installation with a vertical arrangement of semiconductor elements that. in turn, it allows assembly without additional devices. Introduce separate control of the assembled sections of the block, which leads to an increase in the reliability of the module. The proposed design improves the thermal characteristics of the device by H0%.

Claims

1. Tablet-type semiconductor module, comprising a case with lids, in which at least two semiconductor elements are located vertically, each of which is installed between the central power terminal and the lid, characterized in that, in order to improve the manufacturability of the module, the central power terminal is made in the form of a profiled disk, having a height with several cylindrical surfaces of different diameters and a flat terminal on one side, with at least one of the surfaces facing towards The semiconductor element and coaxially with it are an impermeable hole with a stepped bottom, in which an insulating sleeve is installed with a control unit located in it, made in the form of a subtrice, centering the cup springs, and a control output, made in the form of a flat spring and connected to A semiconductor element, between the wide part of the bolster and the control terminal, has an isolator, and on each lid there is an additional power terminal, while the outer surface of the lid is covered with an insulating layer.

2. A module according to claim 1, characterized in that the additional power terminals on the covers and the flat terminal of the central power terminal are located around the circumference of the housing at the same distance from each other.

Yy

/ S

Pw.J