DE2209993A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Halbleiteranordnung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, bei der ein oder mehrere Halbleiterkörper in scheibenförmiger Bauweise mit beidseitig angeordneten Kontaktkörpern ein Paket bilden, das in einem als kraftschlüssige Verbindung dienenden Kühlkanal untergebracht ist.
Es sind Stromrichter mit Thyristoren bekannt, die in einem Schraubgehäuse untergebracht sind. Bei dieser Ausführung dient zur Kühlung der Thyristoren vorwiegend Luft. Bei einem anderen bekannten Stromrichter sind Thyristoren in scheibenförmigen Gehäusen angeordnet, die unter Zwischenschaltung von Kühldosen mit Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungen sowie elektrischen Anschlüssen stapeiförmig angeordnet sind (deutsche Offenlegungsschrift 1 914 790). Dabei ist jeder zu einer Baugruppe ZTüsammengefaßte Stapel über einen Kraftspeicher (Federn) zwischen zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen eines Gerüstes eingespannt. Es ist auch bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 917 285) Thyristoren mit ihren scheibenförmigen Gehäusen nebeneinander anzuordnen. Dabei bildet ;je ein scheibenförmiges Gehäuse mit an beiden Seiten angeordneten Kontaktkörpern, die auch als elektrische Anschlußkörper dienen, ein Paket. Mehrere solche Pakete sind zwischen zwei von Kühlmittel durchflossenenSchienen angeordnet, die durch Bügel mit federnden Jochen zusammengehalten werden. Pur auf einer Seite liegende gleiche elektrische Potentialanschlüsse der nebeneinanderliegenden Halbleiterkörper dient die eine von Kühlmittel durchfIossene Schiene auch als elektrischer Anschlußkörper. Die auf der zweiten Seite der scheibenförmigen
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Gehäuse angeordnete Kühlschiene steht über isolierende Körper mit den Kontaktkörpern der Halbleitergehäuse in Berührung.
Bei diesen bekannten Ausführungen ist verhältnismäßig viel Platz für die Unterbringung erforderlich, wobei in vielen Anwendungsfällen, z.B. in Flugzeugen auch das verhältnismäßig hohe Gewicht hinderlich ist.
Dies gilt auch für Gleichrichteranordnungen, bei denen Dioden in ähnlicher Weise angeordnet sind.
Nach einem älteren Vorschlag (deutsche Patentanmeldung Aktz.: P 21 60 001.1) sind die Halbleiterkörper in einem scheibenförmigen Gehäuse zwischen zwei elektrischen Anschlußkörpern angeordnet und die ein Paket bildenden Bauelemente sind unter Zwischenschaltung einer ^tellerfeder in ein als kraftschlüssige Verbindung und Kühlkanal dienendes Rohr derart eingeschoben, daß die Achse des scheibenförmigen Gehäuses quer zur Rohrachse liegt. Dadurch kann bei verbesserter Kühlung und Erzielung einer geschützten Unterbringung sowie einer schwing- und stoßfesten Halterung der Bauteile eine einfache Kühlmittelführung und eine räumlich gedrängte, in sich geschlossene Bauweise mit verringertem Gewicht erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, Gewicht und Maße einer Halbleiterbaugruppe weiter zu verringern. Bei einer Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art besteht die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß der Kühlkanal zugleich als federnde Druckverbindung eines aus mindestens einem Halbleiterkörper und Kontaktkörpern gebildeten Paketes ausgebildet ist. Auf diese Weise können zusätzliche Federn für den notwendigen Anpreßdruck der Halbleiterkörper in der Baueinheit entfallen. Damit wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaues erzielt und Maße sowie Gewicht werden weiter verringert. Zum Einsetzen der Thyristoren und der Kontaktkörper braucht das Rohr nur seitlich zusammengedrückt zu werden ,
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so daß sich das Lichtraumprofil quer zur Preßrichtung derart vergrößert, daß die Baueinheit leicht in den Kühlkanal eingeschoben werden kann. Es wird also auch eine Verkürzung und Vereinfachung der Montage erreicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Pig. 1 zeigt einen Querschnitt und
Pig. 2 einen Längsschnitt einer Thyristor-Baugruppe.
In Pig. 1 sind in je einem scheibenförmigen Gehäuse 1 angeordnete Halbleiterkörper 2, 3 unter Zwischenschaltung von elektrischen Kontaktkörpern 8 bis 10 mit Stegen 8a bis 10a zu einem Paket zusammengefaßt und in einem Kühlkanal 11 unter Druck untergebracht. Dieser Kühlkanal 11 ist zugleich als federnde Verbindung der Bauelemente 1 bis 3 und 8 bis ausgenutzt. Hierzu ist der Kühlkanal 11 als elastisches Rohr, insbesondere als zumindest innen isoliertes Bohr aus einem Werkstoff mit guten Pedereigenschaften, z.B. Pederstahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise mit großem Elastizitätsmodul (z.B. mindestens 230 000 kp/cm ) ausgebildet. Dadurch läßt sich der Kühlkanal 11 in Richtung der Pfeile 11a leicht zusammendrücken und die Höhe quer dazu derart vergrößern, daß ein Paket von Bauteilen ohne Preßvorrichtung in den Kühlkanal 11 eingeführt und verspannt werden kann. Dadurch, daß ein isoliertes Rohr verwendet wird, brauchen keine elektrischen Isolierkörper unmittelbar im Kühlweg angeordnet zu werden. Damit wird die Kühlung gegenüber der Ausführung nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 917 285 wesentlich verbessert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Kühlkanal 11 einen definierten Pormquerschnitt, insbesondere einen ellipsenförmigen Querschnitt, mit dem durch Variieren größere oder kleinere Pederwege und damit auch -.H"";1.;:"::.::: . tdli^lie Anpreudrücke ;rGSchaffen werden können. Dabei
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kann der Kühlkanal auch in der Wanddicke unterschiedlich ausgebildet sein.
In dem Kühlkanal 11 ist ein zwei Halbleiterkörper 2, 3 und Kontaktkörper 8 bis 10 enthaltendes Paket untergebracht. Der mittlere, mit Stegen 8a versehene Kontaktkörper 8 ist mit einem elektrischen Anschlußbolzen 8b versehen, der durch eine Öffnung im Kühlkanal 11 quer zur Kanalachse nach außen geführt und mit einem Leitungspol verbunden ist. Zur Verbesserung der Kühlung ist das Lichtraumprofil des Rohres durch Einbaukörper 20 dem Profil des Paketes angenähert.
Um eine für einen Stromrichter erforderliche Anzahl von Halbleiterkörpern in einer Baueinheit zusammenfassen zu können (Fig. 2), sind mehrere, mit einer zweckdienlichen Anzahl von Halbleiterkörpern 2 bis 7 und Kontaktelementen belegte Kühlkanäle 11 unter Zwischenschaltung von Isolierringen 12 aneinandergereiht. Dabei kann die aus mehreren Paketen gebildete Baueinheit durch flexible Leiter 13 (Kupferlitzen) fertig verdrahtet in die zusammengesetzten Kühlkanalabschnitte eingeschoben werden. Nur an den Enden des gemeinsamen Kühlkanals sind Kühlmittelanschlüsse. 14, erforderlich. Das Kühlmittel kann dabei - wie durch Pfeile 14a, 15a angedeutet - an dem einen Ende zugeführt und an dem anderen Snde abgeführt werden. Bei Anbringen einer Längsschottung 16 und einer Wand 17 (gestrichelt gezeichnet) ist es aber auch möglich, die Eintritts- und Austrittsöffnung für das Kühlmittel an einem Kanalende vorzusehen (gestrichelte Stutzen 18, 19). Somit können beliebige Punktionseinheiten gebildet werden, die auch kühlungsmäßig ein einfaches Aufbausystem ergeben. Zugleich wird die Baueinheit aber auch wartungs- und reparaturfreudiger.
2 Figuren
5 Patentansprüche
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
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    Halbleiteranordnung, bei der ein oder mehrere Halbleiterkörper in scheibenförmiger Bauweise mit beidseitig angeordnetem Kontaktkörper ein Paket bilden, das in einem als kraftschlüssige Verbindung dienenden Kühlkanal untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (11) zugleich als federnde Druckverbindung eines aus mindestens einem Halbleiterkörper (z.B. 3) und Kontaktkörpern (8, 9) zusammengesetzten Paketes ausgebildet ist.
  2. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kühlkanal (11) aus einem glasfaserverstärktem Kunststoffrohr oder einem zumindest innen isolierten Pederstahlrohr gebildet ist.
  3. 3# Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (11) einen ellipsenförmigen Querschnitt besitzt.
  4. 4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (11) in seiner Wanddicke unterschiedlich ausgebildet ist.
  5. 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Halbleiterkörpern, insbesondere zwei Halbleiterkörper (2, 3)> und Kontaktkörpern (8, 9, 10) belegte Kühlkanäle (11) unter Zwischenschaltung von Isolierringen (12) zu einer Baueinheit aneinandergereiht sind.
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    L e e r s e i t e
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