ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полупроводниковое устройство
Полезная модель относится к полунроводниковой технике и может быть исиользована в преобразовательной технике,электроприводе.
Известныполупроводниковыеприборы,содержащие
полупроводниковый элемент,герметизированный изоляционным материалом,связанным с фланцем,имеющим в осевом поперечном сечении форму ласточкина хвоста.Ортогональное поперечное сечение имеет при этом некруглую форму.Полупроводниковый элемент помещен на плоском металлическом основании, пластмасса находится на одной стороне указанного основания (см. патент США № 3708722,МКИ HO1L , ,1973г.).Описанный прибор имеет недостатки: ввиду того,что фланец связан с металлическим основанием,это требует дополнительных операций изготовления такого соединения.При термоциклировании пластмасса отходит от поверхностифланца,приэтомнарушается
герметичность,а,следовательно,снижается надежность прибора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является полупроводниковое устройство,у которого полупроводниковый элемент припаян к сборной шине,составляющей часть корпуса.Мелсду полупроводниковым элементом,корпусом,металлической пластиной и пластмассой устанавливается фасонная связь.Пластмасса находится на одной стороне металлического основания (см. патент ФРГ № 1614477,МКИ HO1L ,1976г.).Описанное устройство обладает рядом недостатков.3амок,который образован между пластмассой и дополнительной металлической деталью,припаянной к металлическому основанию,имеет недостаточную для надежной работы площадь.Устройство имеет недостаточную надежность,затруднительна сборка устройства с несколькими полупроводниковыми элементами.
Технический результат,который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повыщению надежности и улучшению технологичности сборки.
МПК HOIL
мере,одного полупроводникового элемента расположено дополнительное металлическое кольцо,наружний диаметр которого равен диаметру нижнего электрода,а полупроводниковый элемент размещен внутри дополнительного металлического кольца,при этом на дополнительном металлическом кольце и верхнем электроде полупроводникового элемента расположены металлические шины.
Дополнительное металлическое кольцо соединено с нижним электродом методом пайки,а металлическое основание,изоляционная подложка,металлические шины с верхним электродом и с дополнительным металлическим кольцом,полупроводниковый элемент с электродами соединены методом прижима.
Дополнительное металлическое кольцо,полупроводниковый элемент соединены с нижним электродом методом пайки,а металлическое основание,изоляционная подложка,полупроводниковый элемент с верхним электродом,металлические шины с верхним электродом и с дополнительным металлическим кольцом соединены методом прижима.
Металлическое основание,изоляционная подложка,нижний электрод с дополнительным металлическим кольцом,полупроводниковый элемент с нижним электродом соединены методом пайки,а верхний электрод с полупроводниковым элементом,металлические шины с верхним электродом и дополнительным металлическим кольцом соединены методом прижима.
Дополнительное кольцо,нижний и верхний электроды выполнены из металлизированного низкоомного полупроводника.
Пространство между дополнительным металлическим кольцом и верхним электродом заполнено слоем первого изоляционного герметика,а пространство между корпусом и слоем первого изоляционного герметика заполнено слоем второго изоляционного герметика.
Напряжение,которое выдерживает первый изоляционный герметик,больше напряжения,которое выдерживает второй изоляционный герметик.
На фиг.1 схематически изображен полупроводниковый элемент с верхним и нижним электродами: на нижнем электроде 1 размещено дополнительное металлическое кольцо 2,внутри которого размещен полупроводниковый элемент 3,на котором размещен верхний электрод 4,пространство между дополнительным кольцом и верхним электродом заполненоизоляционнымгерметиком5,например,КЛТ30. Дополнительное кольцо 2 может быть выполнено из металла,например,молибдена или из металлизированного поликристаллического кремния.
нижние электроды 3,на которых расположены дополнительные металлические кольца 4,внутри которых расположены полупроводниковые элементы 5,на которых расположены верхние электроды 6,на которых расположены дополнительные изоляционные прокладки 7,на одной и .них расположена пружина 8,в отверстии которой расположен винт 9.Между изоляционными прокладками 7 на верхнем электроде 6 одного полупроводникового элемента 5 расположена первая металлическая шина 10,на верхнем электроде 6 второго полупроводникового элемента 5 расположена вторая металлическая шина 11,которая одновременно расположена вторым концом на дополнительном металлическом кольце 4 первого полупроводникового элемента 5,а на дополнительном металлическом кольце 4 первого полупроводникового элемента 5 расположена третья металлическая шина 12.Пространство между дополнительными металлическими кольцами 4 и верхними электродами 6 заполнено слоем первого изоляционного герметика 13,а пространство между корпусом и слоем первого изоляционного герметика 13 заполнено слоем второго изоляционного герметика 14.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
-повышенную надежность,поскольку между металлическим основанием,изоляционной подложкой и нижним электродом полупроводникового элемента отсутствует металлическая прокладкашина,роль которой выполняет дополнительное металлическое кольцо,расположенное на нижнем электроде,что приводит к снижению теплового сопротивления переход-корпус,
-улучшение технологичности сборки,так как введение дополнительных металлических колец позволяет осуществлять сборку с более простыми по конфигурации металлическими шинами.
Изготовлены опытные образцы полупроводниковых устройств в виде прижимного варианта дднофазного полупроводникового ключа переменного тока в габаритах диодного модуля ММД-80,собранных по схеме (фиг.1и2) со следующими характеристиками:
-максимальный действующий ток в открытом состоянии при температуре корпуса 10(fc до 80 А,
-установившееся тепловое сопротивление переход-корпус не более 0,3 ,
-максимальная температура силовых элементов не более 14CfC,
-электрическая прочность изоляции между выходом и основанием не менее 3000 В (действующее значение),
ле 4000 циклов нагрева-охлаждения силовых элементов греющим током до 125  охлаждения до  (длительность цикла 6 минут) составляет не более 10%.
Наиболее целесообразно использование нолупроводникового устройства для регулирования двигателями,систем преобразовательной техники.
Авторы;  С.В.Машнин
Z-
А.С.Машнин