Теплопроводная прокладка для изоляции силового полупроводникового прибора от охладителя

 

Область использования: изобретение относится к конструкциям и системам охлаждения преобразовательных устройств - инверторов, выпрямителей и др. , содержащих силовые полупроводниковые приборы (СПГГ) таблеточного типа или с плоским фланцем. Сущность изобретения: заключается в том, что, с целью повышения эффективности отвода тепла от СПП при одновременном снижении требований к механической обработке поверхностей изоляционного диска и контактирующих с ним шины и охладителя, теплопроводная пластина состоит из изоляционного теплопроводного диска из оксида бериллия и соединенных с ним методом опрессовки или напыления и концентрично расположенных металлических тонкостенных прокладок в виде дисков из индия. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям и системам охлаждения преобразовательных устройств - инверторов, выпрямителей и др. , содержащих силовые полупроводниковые приборы (СПП) таблеточного типа или с плоским фланцем, и может найти применение при создании устройств, в которых требуется обеспечить электрическую развязку СПП от охладителей.

Цель изобретения - повышение эффективности отвода тепла и снижение требований к механической обработке поверхности изолятора и контактирующих с ним поверхностей.

На фиг. 1 показана теплопроводная прокладка; на фиг. 2 - сборка СПП (тиристор) - изолятор-охладитель.

Теплопроводный блок (фиг. 1) состоит из изолирующего диска 1 и двух металлических пластин в виде дисков 2, толщина которых определяется неплоскостностью и чистотой поверхности изолирующего диска 1, шины 6 и охладителя 7 и составляет 0,1-0,3 мм.

Сборка СПП - изолятор-охладитель состоит из теплопроводного блока 3 (условно не рассечен), тиристора 4, анодной 5 и катодной 6 шин, охладителя 7, изолятора 8 и нажимного узла 9.

Работа теплопроводного блока происходит следующим образом.

При монтаже сборки (по фиг. 2) производится прижим тиристора 4 к охладителю 7. По достижении на площадке металлических (индиевых) дисков 2 давления, превышающего предел текучести для индия, индий заполняет как макро (неплоскостность двух контактирующих поверхностей) неровности, так и микро (шероховатость поверхности) неровности, вытесняя оттуда воздух. При некотором усилии все неровности будут заполнены индием и контактные тепловые сопротивления практически исчезнут. Дальнейшее увеличение усилия прижима приведет, наконец, к жесткой посадке шины 6 на охладитель 7, причем излишки индия будут выдавлены за пределы диаметров контактирующих поверхностей. После достижения заданного усилия прижима СПП сжатие сборки (устройство для сжатия является типовым и на фиг. 2 не показано) прекращается.

Таким образом, предлагаемый теплопроводный блок обеспечивает с одной стороны изоляцию СПП от охладителя, а с другой стороны резко снижает контактные тепловые сопротивления и снимает необходимость в точной обработке всех контактирующих с блоком элементов.

Заявляемое изобретение позволяет получить технико-экономический эффект за счет упрощения и удешевления механической обработки изолирующего диска; упрощения и удешевления изготовления шины и охладителя; повышения степени токовой нагрузки СПП, что позволяет либо увеличить рабочий ток через СПП, либо при сохранении рабочего тока и типа прибора снизить нагрев его p-n-перехода и тем самым повысить надежность устройства.

В обоснование предлагаемого изобретения выполнены необходимые расчеты, проведены лабораторные испытания полноразмерных макетов в условиях, максимально приближенных к натурным, а затем разработанные и изготовленные теплопроводные блоки установлены в электронном (с использованием таблеточных СПП типа - Т 253-1250 и ТБ 253-800) переключателе режимов работы силового электродвигателя одного из изделий.

Формула изобретения

1. ТЕПЛОПРОВОДНАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА ОТ ОХЛАДИТЕЛЯ, содержащая диск из изоляционного теплопроводного материала и две концентрично расположенные на двух противоположных торцевых поверхностях указанного диска пластины в виде дисков из металла, отличающаяся тем, что в качестве изоляционного теплопроводного материала диска использован материал с высокой теплопроводностью, а в качестве металла дисков пластин использован индий, причем указанные диски жестко и неразъемно соединены между собой.

2. Прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материала с высокой теплопроводностью указанного диска использован оксид бериллия.

3. Прокладка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что диски спрессованы между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2