ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к полупроводниковой технике и может использоваться в преобразовательной технике,электроприводе.
Известен полупроводниковый модуль,содержащий множество интегральных схем,установленных на верхней стороне керамической подложки,имеющей первый коэффициент теплового расширения и установленной своей нижней стороной на хорошо проводящем тепло основании со вторым коэффициентом теплового расширения.Между керамической подложкой и лОСнованием находится промежуточная Ш1астина,изготовленная из материала с третьим коэффициентом теплового расширения,лежащим в интервал между первым и вторым коэффициентами (см.патент ДЕ № 19647590,МКИ HO1L ,1996г.).Описанный модуль имеет недостатки.Он сложен при изготовлении,при этом создание вариантов с большими токами при низкой температуре полупроводникового элемента с различным сочетанием полупроводниковых элементов,например диодтиристор,тиристор-тиристор и т.д.затруднено.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является полупроводниковый модуль,в котором при сохранении неизменными всех основных его деталейдаких как металлическое основание,изолирующая керамика,основныеивспомогательныеметаллические
шины,корпус,крышка,видоизменениеммощного
тиристора,диода,оставляемых в их обычных позициях на изолирующей керамике и изменением их допускающих изменения соединений удается получить многовариантную широту коммутирования при высокой плотности упаковки (см.патент ДЕ № 19646396,МКИ HO1L ,1996г.).Недостатком описанного полупроводникового модуля является недостаточная электрическая прочность и наличие трудностей при создании модулей с большой плотностью номинальных токов при сохранении его габаритов и рабочей температуры полупроводникового элемента.
Технический результат,который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к повышению электрической прочности и номинальной мощности полупроводникового модуля.
Технический результат достигается тем,что в полупроводниковом модуле,содержащем металлическое основание,корпус,внутри которого размещеныизоляционныеподложки,металлические
подложке размещена первая металлическая шина,на верхней поверхности которой размещен полупроводниковый элемент.
На верхней поверхности полупроводникового элемента размещена вторая металлическая шина,на которой размещен дополнительный верхний электрод,на котором размещено изолирующее кольцо,на котором размещена,по крайней мере,одна тарельчатая пружина,при этом диаметр торца дополнительного верхнего электрода,размещенного на второй металлической шине,больше диаметра дополнительного верхнего электрода,размещенного внутри изолирующего кольца и тарельчатой пружине.
В металлическом диске и дополнительном верхнем электроде сформированы каналы для пропускания хладагента.
Коэффициент теплопроводности металлического диска и дополнительного верхнего электрода больше коэффициента теплопроводности металлического основания.
Площадь торца металлического диска меньше площади размещенной на нем изоляционной подложки.
В корпусе выполнены выступы,в которых размещены дополнительные пластины,в отверстиях которой размещены винты,которые соединяют корпус с металлическим основанием.
На фиг.1 схематически изображен полупроводниковый модуль,содержащий металлическое основание 1,например,из алюминия,в котором выполнены два отверстия 2,в которых размещены металлические диски 3,например,из меди,при этом диаметр торца металлического диска,на котором размещена изоляционная подложка 4 (например, из окиси бериллия),больше диаметра части металлического диска,размещенного в отверстии.На изоляционной подложке 4 размещена первая металлическая шина 5,на которой размещен полупроводниковый элемент 6,например,диод,на верхней поверхности которого размещена вторая металлическая шина 7,на которой размешен дополнительный верхний электрод 8,например,из меди,на котором размещено дополнительное изоляционное кольцо 9,например,из керамики,на котором размещена тарельчатая пружина 10,на которой размещена металлическая пластина 11,в отверстиях которой размещены дополнительные верхние электроды 8 и винты 12,которые одновременно размещены в отверстиях пластин 13,которые размещены в выступах 14 корпуса 15,который закрыт крышкой 16.В металлических дисках 3 и дополнительных верхних электродах 8 сформированы каналы 17 для пропускания хладагента.Пространство между корпусом 15 и крышкой 16 заполнено слоем изоляционного герметика 18.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: -конструкция размещения изоляционной подложки на,своего рода,пьедестале-торце металлического диска позволяет существенно увеличить электрическую прочность полупроводникового модуля;
-введение металлического диска и дополнительного верхнего электрода,коэффициенты теплопроводности которых больше коэффициента теплопроводности металлического основания, позволяет увеличить номинальные токи полупроводникового модуля при сохранении температуры полупроводникового элемента;
-сформированные в металлическом диске и дополнительном верхнем электроде каналы для прохождения хладагента также позволяют увеличить номинальные токи полупроводникового модуля при сохранении габаритов и температуры полупроводникового элемента.
Изготовлены опытные образцы полупроводиковых модулей в виде прижимного варианта однофазного полупроводникового ключа переменного тока в габаритах корпуса серийно выпускаемого модуля МДД160,собранных по схеме (фиг.1) со следующими характеристиками:
-максимально действующий ток.в открытом состоянии при температуре корпуса 100 С - 200 А;
-установившееся тепловое сопротивление переход-корпус не более О, l CXBT; -максимальная температура силового диодного элемента не более  ; -электрическая прочность изоляции между выходом и основанием не менее 4000 В (действующее значение); -рабочий диапазон температуры от минус  плюс 45 С.
Наиболее целесоообразно использование полупроводникового модуля для построения систем управления в преобразовательной технике,в распределенныхсистемахавтоматизированногоуправления
производственными процессами.
лЛ
Авторы 7 А и -; С.В.Машнин
А.С.Машнин