Силовой полупроводниковый модуль

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Т 25/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 21) 4119057/222) 02078646) 5.05.88.71) Специальнорское и технроводниковой 7 Бюп, 91 е проект но-конструкое бюро полуопытным заво огиче хники ваУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ дом(56) Евсеев Ю.А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств. М.: Энергия, 1978, с. 46-49, 132-133.Патент ФРГ В 3323246,кл. Н 01 Ь 25/04, 1983.(54) СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МОДУЛ (57) Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а именно к таблеточным силовым полупроводниковым приборам, Целью изобретения является обеспечение многоункциональности прибора в общей схеме его таблеточного исполнения и экономии материала термокомпенсатора, Структуры силовых полупроводниковых элементов 1 и 2 отдельно смонтированы с обеих плоскопараллельных сторон термокомпенсатора 3. Термокомпенсатор выполнен с одноступенчатым сечением.К ступени 4 термокомпенсатора припаян кольцеобразный медный токовывод 5. В разных вариантах в качествесилового полупроводникового элемента1 на термокомпенсаторе 3 может бытьсмонтирована транзисторная, диодная,тиристорная структуры или же составной транзистор. Для случая транзисторной структуры с ее центра выведенбазовый токовывод 11, изолированныйот теплотоковывода 9 изолятором 12,смонтированный с выводом, При диодной структуре вывод 11 отсутствует,Термокомпенсатор с транзисторным идиодным элементами модуля устанавлиют на серебряной прокладке 7 основания 6, 2 з.п, ф-лы, 7 ил.Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а именно к .таблеточным силовым полупроводниковым приборам,Целью изобретения является обеспечение многофункциональности прибора, его таблеточного исполнения и экономии материала термокомпенсатора.На фиг,1 изображен транзисторнодиодный вариант конструкции таблеточного силового полупроводникового модуля; на фиг.2 - прибор, вид сверху; на фиг.3 - схема модуля состоящего из транзистора и диода; на фиг.4 - то 15 же, с двумя последовательно включенными диодами; на фиг 5 - то же, с двумя встречно включенными диодами; на фиг.6 - схема модуля, содержащего тиристор и диод, подключенные 20 последовательно; на фиг.7 - схема мо. дуля, содержащего составной транзистор и диодСиловой полупроводниковый модуль таблеточного типа (фиг.1) содержит 25силовую полупроводниковую структуру 1, например транспортную и силовую диодную структуру 2, которые сплавлением силуминовым сплавом смонтированы на верхней и нижней поверхностях 30 термокомпенсатора 3. Термокомпенсатор выполнен с одноступенчатым сечением. К ступени 4 термокомпенсатора 3 припаян кольцеобраэный медный токовы. Вод 5. Полупроводниковые структуры 1 и 2 с термокомпенсатором 3 установлены на основании 6 через серебряную прокладку 7, тем самым обеспечивается хорошая теплоотдача.На силОВОЙ пОлупРОВОДникОВой 40структуре 1 через молибденовую маску 8 в соответствии с топологией транзистора установлена верхняя крышка с теплотоковыводом 9 с базовым углублением 10, В случае, если структура 1 является транзисторной или тиристорной, с ее центра выведен базовый токовывод 11, изолированный от теплотоковывода 9 полихлорвиниловым изолятором 12, смонтированный с выводом 13. При диодной структуре вы 50 вод 11 отсутствует.Внутренние элементы конструкции . прибора охвачены снаружи пластмассовым корпусом 14 с металлической арматурой 15, 16. Последняя снабжена демпферным углублением 17. Высокотемпературным припоем нижняя металлическая арматура 16 припаяна к основанию 6, а теплотоковывод 9 - навнутренний диаметр крышки 18, Через пластмассовый корпус 14 выведен токо- вывод 19, который смонтирован с кольцеобразным токовыводом 5 пайкой низкотемпературным припоем, По периметру основания 6 надето фторопластовое кольцо 20, обеспечивающее центровку полупроводниковых элементов в пластмассовом корпусе.Герметизация полупроводникового прибора осуществляется плазменной сваркой крьппки 18 с арматурой 15 по периметру стыка 21, Крьпдка снабжена демпферным углублением 22.В разных. вариантах, согласно изобретению, в качестве силового полупроводникового элемента 1 на термокомпенсаторе 3 может быть смонтирована транзисторная, диодная, тиристорная структуры или составной транзистор.1В варианте с силовой транзисторной или силовой составной структурой на верхней поверхности термокомпенсатора 3 и силовой диоднойструктурой с нижней стороны, т.е.в варианте транзисторно-диодногои силового составного модулей(фиг.З и 7) при токоподводе положительной полярности от основания 6диода получится модуль последовательной полярности от вывода 19 термокомпенсатора 3 получится модуль силового транзистора с изолированным коллектором. Диод в этом случае служит вкачестве изолятора силового или составного транзистора.При соединении же вывода 9 с основанием 6 получится транзисторнодиодный или силовой составной модуль,в котором силовой транзистор защунтирован диодом, При этом используется силовая диодная структура с малымвременем восстановления.В варианте модуля с одной силовойдиодной структурой на каждой сторонетермокомпенсатора, где диоды подключены последовательно (фиг,4), полу-чается плечо выпрямительного моста.В варианте модуля с силовой диодной структурой на обеих сторонахповерхности термокомпенсатора 3 диоды смонтированы встречно (фиг.5),следовательно, получается диодный модуль, в котором диод изолирован откорпуса,181 45 3 1396При соединении основания 6 с выводом 9 получается модуль с параллельно включенными диодами.В другом варианте тиристори диодподключены последовательно (фиг. 6),5анод тиристора изолированот корпусачерез диод при подаче положительногопотенциала на токовывод 19. В этомже случае, если соединить выводы 109 и основание 6, получится тиристорно-диодный модуль, в котором к тирис.тору подключен антипараплельный диод. При этом используется силоваядиодная структура с малым временем 15восстановления.П р и м е р. Силовой транзисторнодиодный модуль таблеточного типа.Пластмассовый корпус 14 изготавливается известным способом с металли Оческой арматурой 15,16 и токовыводами 13,19. Металлическая арматура 16предварительно штампуется по требуемой конфигурации с обеспечением демпферного углубления 17 на арматуре 2516, которая припаивается к основанию6, затем покрывается гальваническим .никелем,Сечение токовыводов выбирается помаксимальному току полупроводниковых ЗОприборов, входящих в модуль, Токовыводы 13,19 покрываются гальваническим никелем, а затем все металлические детали (арматура) 15,16устанавливаются в пресс-форму и вмес 35те с пластмассовым порошком прессуются.Штампуется металлическое кольцо(крышка) 18 с демпферным углублени"ем 22,Теплотоковывод 9 с базовым углублением 10 припаивают на внутренний диаметр кольца (крышки) 18, после чего покрывается гальваническимникелем.Для обеспечения соответствующейплощадки токовывода на термокомпенсаторе 3 с одной стороны по периметру образуют ступень, затем термокомпенсатор покрывают никелем. Послеэтого с обеих сторон его шлифуют иосуществляют доводку для обеспеченияплоскопараллельности и требуемойтолщины.Структуры полупроводниковых элементов - силовая транзисторная 1 и55силовая диодная 2 - одновременноподвергают сплавлению с обеих сторонтермокомпенсатора 3 (соответственнона верхней и нижней его поверхностях),а затем с обеих сторон напыляют алюминии с целью создания омических контактов.Для разделения эмиттерных и базо. вых конфигураций топологии силового транзистора осуществпяют фотолитографию с последующим травлением. После процесса фотолитографии проводится профилирование по периметру р-п переходовПосле этого к ступени припаивается кольцеобразный медный токо- вывод 5.После проведения указанных выше операций, изготовления таблеточного корпуса и полупроводниковых элементов (транзистора и диода) на одном и том же термокомпенсаторе осуществляют сборку таблеточного модуля силового транзисторно-диодного модуляТермокомпенсатор 3 с транзисторным и диодным элементами модуля устанавливают на серебряной прокладке 7 основания 6, обеспечивая тем самым хорошую теплоотдачу, Затем одевают фторопластовое кольцо 20, которое обеспечивает центровку полупроводниковых элементов, смонтированных на термокомпенсаторе. Кольцеобразный токовый медный вывод 5 монтируют с токовыводом 19 путем пайки, Далее устанавливают верхнюю крышку 18, на которой собран прижимной базовый вывод 11, изолированный полиолорвиниловым изолятором 12 от верхнего теплотоковывода 9, соединяют припоем с токовым выводом 13, тем самым одновременно осуществляется его герметизация, Герметизация таблеточного модуля осуществляется сваркой по стыку 21, герметизацию токовывода 19 осуществляют обжимкой и сваркой,Благодаря таблеточному силовому полупроводниковому модулю предложенной конструкции обеспечивается многофункциональность прибора в силовых цепях, т.е. можно получать различные сочетания силовых полупроводниковых приборов: транзистор - диод, диод - диод, тиристор - диод. При этом, в отличие от известных сочетаний этих приборов в схемах, два прибора, образующие пару, объединяются в одном корпусе и монтируются на одном термокомпенсаторе, и, следовательно, вместо двух термокомпенсаторов требуется один на два прибора. В результате вдвое сокращается расход5 13961 дефицитного материала термокомпенсатора - вольфрама или молибдена,Формула изобретения51, Силовой полупроводниковый модуль, содержащий герметичный корпус, в котором размещены силовые полупроводниковые элементы, термокомпенса О тор и токовыводы, о т,п и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения многофункциональности прибора, его таблеточного исполнения и экономии материала, термокомпенсатор выполнен с одноступенчатым сечением, от В 1 ступени которого выведен токовь 1 вод, с каждой плоскопараллельной стороны термокомпенсатора смонтирована структура силового полупроводникового элемента2, Модуль по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве Структур силовых полупроводниковых элементов используют однородные полупровод" никовые структуры.3. Модуль по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве структур силовых полупроводниковых элементов используют разнородные полупроводниковые структуры.1396181 фиГУ РияЗ г 7 Мак сиьеппинец аказ 2499/5 Тираж 746 Подпи ВНИИПИ Государственно по делам изобретении1 13035, Москва, Ж; Р о комитета СССР и открытийушская наб д,играфическо едприят оектная,жгор едактор М.Цитки изводственно-п Составитель ОТехред Л.Сердю каэнаяова Корр е