Конструкция полупроводникового прибора

 

Использование: в силовой полупроводниковой технике. Сущность изобретения: конструкция полупроводникового прибора содержит металлическое основание с пьедесталом, являющееся одним из электродов прибора, корпус, установленный на основании и изготовленный из диэлектрического материала, полупроводниковый выпрямительный элемент, расположенный на пьедестале, вывод, укрепленный на полупроводниковом выпрямительном элементе, являющийся другим электродом прибора, герметизирующие диэлектрические материалы, которыми заполнена полость корпуса. На боковой поверхности пьедестала, выступающей над остальными частями металлического основания, изготовлены углубления, расположенные вдоль высоты пьедестала и являющиеся замком для герметизирующего диэлектрического материала, которым заполнен корпус с внутренним буртиком, расположенным у пьедестала и имеющим угол охвата пьедестала не менее 90°. В буртике вдоль его высоты могут быть изготовлены сквозные полости, сообщающиеся с замком пьедестала основания и верхней частью корпуса, расположенной выше буртика; буртик плотно охватывает верхнюю часть пьедестала и выступает над ним на высоту, превышающую высоту полупроводникового выпрямительного элемента. Буртик может содержать не менее двух сегментов, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее половины высоты пьедестала. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости прибора к перепадам температуры, исключение угловых и линейных перемещений компаунда. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано при создании новых приборов силовой полупроводниковой электроники.

Известны конструкции полупроводниковых приборов, предназначенных для запрессовки в охладитель, содержащие металлическое основание, являющееся одним из электродов прибора, полупроводниковый выпрямительный элемент, вывод, являющийся вторым электродом прибора, компаунд, герметизирующий полупроводниковый прибор (патент US 5005069 от 02 апреля 1991 г., патент US 6060776 от 09 мая 2000 г).

Общим недостатком конструкций по патентам US 5005069, US 6060776 является то, что:

- внутри “жесткого” компаунда, образующего внешнюю защитную оболочку и герметизирующего полупроводниковый прибор, находятся конструктивные элементы прибора, имеющие температурные коэффициенты линейного расширения, отличные от температурного коэффициента линейного расширения компаунда, что приводит к большим механическим напряжениям в полупроводниковом выпрямительном элементе и снижает его работоспособность;

- замок компаунда, изготовленный в основании прибора, исключает линейные перемещения компаунда и не исключает его угловое смещение (поворот) относительно оси, перпендикулярной плоскости основания.

Признаки аналогов по патентам US 5005069 и US 6060776, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, являются следующими, наличие:

- металлического основания с пьедесталом, являющегося одним из электродов прибора,

- корпуса прибора, изготовленного из диэлектрического материала,

- полупроводникового выпрямительного элемента, расположенного на пьедестале,

- вывода, являющегося другим электродом прибора,

- герметизирующего компаунда.

Причины, препятствующие получению требуемых технических решений в аналогах, являются следующими:

- возможны большие механические напряжения в полупроводниковом выпрямительном элементе, поскольку внутри “жесткого” компаунда, образующего внешнюю защитную оболочку и герметизирующего полупроводниковый прибор, находятся конструктивные элементы прибора, имеющие температурные коэффициенты линейного расширения, отличные от температурного коэффициента линейного расширения полупроводникового материала,

- возможен поворот корпуса прибора, относительно оси симметрии, перпендикулярной плоскости основания.

За прототип принята конструкция полупроводникового прибора по патенту US № 6060776.

Сущность предлагаемого изобретения выражается в том, что конструкция полупроводникового прибора содержит:

- металлическое основание с пьедесталом, являющееся одним из электродов прибора,

- корпус, установленный на основании и изготовленный из диэлектрического материала,

- полупроводниковый выпрямительный элемент, расположенный на пьедестале,

- вывод, являющийся другим электродом прибора,

- герметизирующие диэлектрические компаунды.

На боковой поверхности пьедестала изготовлены углубления, расположенные вдоль высоты пьедестала, являющиеся замком для герметизирующего диэлектрического материала, которым заполнен корпус, имеющий внутренний буртик, расположенный у пьедестала. Угол охвата буртиком пьедестала составляет не менее 90°.

В буртике вдоль его высоты изготовлены сквозные полости, сообщающиеся с замком пьедестала и верхней частью корпуса, расположенной выше буртика, буртик плотно охватывает верхнюю часть пьедестала и выступает над ним на высоту, превышающую высоту полупроводникового выпрямительного элемента.

Буртик содержит не менее двух сегментов, отстоящих друг от друга на расстояние не менее половины высоты пьедестала.

Общими признаками заявляемых и известных технических решений являются наличие:

- металлического основания с пьедесталом, являющегося одним из электродов прибора,

- внешнего корпуса, изготовленного из диэлектрического материала,

- полупроводникового выпрямительного элемента, расположенного на пьедестале,

- вывода, укрепленного на полупроводниковом выпрямительном элементе, являющегося другим электродом прибора,

- герметизирующих диэлектрических компаундов.

Отличительными признаками являются:

- на боковой поверхности пьедестала изготовлены углубления, расположенные вдоль высоты пьедестала, являющиеся замком для герметизирующего диэлектрического материала,

- корпус имеет внутренний буртик, расположенный у пьедестала, угол охвата буртиком пьедестала составляет не менее 90°,

- в буртике вдоль его высоты изготовлены сквозные полости, сообщающиеся с замком пьедестала и верхней частью корпуса, расположенной выше буртика, буртик плотно охватывает верхнюю часть пьедестала и выступает над ним на высоту, превышающую высоту полупроводникового выпрямительного элемента,

- буртик содержит не менее двух сегментов, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее половины высоты пьедестала.

Авторы считают, что заявляемые технические решения соответствуют критерию “существенные отличия”, так как технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, им неизвестны.

На фиг.1 представлен общий вид полупроводникового прибора, предназначенного для запрессовки в охладитель; на фиг.2 - разрез полупроводникового прибора, изображенного на фиг.1; на фиг.3 - внешний вид основания с установленными на нем полупроводниковым прибором и выводом, являющимся вторым электродом прибора; на фиг.4 - корпус полупроводникового прибора, разрез; на фиг.5 - разрез корпуса полупроводникового прибора с буртиком, разделенным на три сектора; на фиг.6 - разрез корпуса полупроводникового прибора, имеющего буртик со сквозными полостями; на фиг.7 - разрез полупроводникового прибора штыревой конструкции до его герметизации; на фиг.8 - разрез прибора после герметизации.

Конструкция полупроводникового прибора, предназначенного для запрессовки в охладитель, изображенного на фиг.1, состоит из металлического основания 1, являющегося одним из электродов прибора. На боковой поверхности основания имеются углубления 2, позволяющие исключить поворот прибора после его запрессовки в охладитель. Запрессовка прибора в охладитель осуществляется за счет механического усилия, приложенного к нижней плоскости основания 3. На верхней плоскости основания 4 укреплен корпус 5, изготовленный из диэлектрического материала. Внутри корпуса 5 находятся полупроводниковый выпрямительный элемент, на котором смонтирован вывод 6, являющийся вторым электродом прибора. Полость корпуса 5 заполнена “жестким” компаундом для образования прочной защитной оболочки и герметизации полупроводникового выпрямительного элемента. На фиг.2 приведен разрез этого прибора. Выпрямительный элемент 9 с защищенной боковой поверхностью 10 смонтирован на пьедестале 8, выступающем над верхней плоскостью 4 основания 1. На выпрямительном элементе 9 укреплен вывод 6, имеющий плоскую часть 11 и термокомпенсатор 12. На боковой поверхности 13 пьедестала 8 изготовлены углубления 14, ориентированные вдоль высоты пьедестала и являющиеся замком для герметизирующего компаунда. Над углублениями имеется сплошной поясок 15. Корпус 5 с внутренним буртиком 16 установлен на плоскости 4 основания 1. Полость корпуса 5 заполнена двумя компаундами 17 и 7. Компаунд 17 является эластичным. Он нанесен на полупроводниковый выпрямительный элемент 9, плоскую часть 11 и термокомпенсатор 12 вывода 6. Для исключения попадания эластичного компаунда 17 в углубления 14 замка, плоскость пьедестала 8, на которой смонтирован выпрямительный элемент, выступает за габариты последнего. Компаундом 7 заполнена оставшаяся часть объема корпуса, в том числе и углубления 14 замка. Наличие компаунда в углублениях 14 позволяет исключить его угловые перемещения относительно вертикальной оси прибора. Вертикальное перемещение компаунда исключено за счет верхнего пояска 15.

На фиг.3 приведен внешний вид основания с установленными на нем полупроводниковым прибором и выводом, являющимся вторым электродом прибора, а на фиг.4 - 6 изображены различные конструкции корпуса 5 полупроводникового прибора.

Корпус 5 полупроводникового прибора имеет внутренний буртик 16, на который наносится “жесткий” компаунд 7 (фиг.2), исключающий линейное перемещение корпуса. Для исключения углового перемещения корпуса буртик 16 изготавливается секционированным (фиг.5), состоящим из секторов 18, 19, 20, каждый из которых отстоит друг от друга на расстоянии не менее половины высоты пьедестала 8. Особенностью корпуса 5, изображенного на фиг.6, является то, что в буртике 16 изготовлены сквозные полости 22, 23, в результате чего корпус можно считать состоящим из двух полых концентрических цилиндров: внешнего 24 и внутреннего 25, соединенных между собой перемычками 26 и 27. Буртик 16 размещен выше нижнего торца 5 корпуса и отстоит от него на высоту h 28.

На фиг.7 изображен разрез не герметизированного полупроводникового прибора штыревой конструкции, в котором применена конструкция корпуса 5, изображенная на фиг.6. Шестигранное основание 29 штыревого прибора в своей нижней части имеет винт 30. Выше гайки 29 изготовлен выступ 29, с помощью которого центрируется корпус 5 относительно основания 29. Цилиндр 25 плотно охватывает верхнюю часть пьедестала 8 и выступает над ним на высоту, превышающую высоту полупроводникового выпрямительного элемента 9. На фиг.8 показан разрез полупроводникового прибора штыревой конструкции после его герметизации. Внутренняя полость цилиндра 25 заполнена эластичным компаундом 32. Наличие внутреннего цилиндра 25 позволяет полностью исключить неконтролируемое попадание эластичного компаунда 32 в замок, образованный углублениями 14, тогда как “жесткий” компаунд 33 попадает в замок через сквозные полости 22.

Таким образом, предложенная конструкция полупроводникового прибора обладает следующими достоинствами:

- повышена стойкость прибора к перепадам температуры за счет снижения механических напряжений в выпрямительном элементе, возникающих из-за разности температурных коэффициентов линейного расширения различных материалов,

- предложенная конструкция основания позволяет исключить угловые и линейные перемещения компаунда,

- применение корпуса с двумя стенками позволяет исключить неконтролируемые причины, ухудшающие работоспособность замка для “жесткого” компаунда.

Формула изобретения

1. Конструкция полупроводникового прибора, содержащая металлическое основание с пьедесталом, являющееся одним из электродов прибора, корпус, установленный на основании и изготовленный из диэлектрического материала, полупроводниковый выпрямительный элемент, расположенный на пьедестале, вывод, укрепленный на полупроводниковом выпрямительном элементе, являющийся другим электродом прибора, герметизирующие диэлектрические материалы, которыми заполнена полость корпуса, отличающаяся тем, что на боковой поверхности пьедестала, выступающей над остальными частями металлического основания, изготовлены углубления, расположенные вдоль высоты пьедестала, являющиеся замком для герметизирующего диэлектрического материала, которым заполнен корпус с внутренним буртиком, расположенным у пьедестала и имеющим угол охвата пьедестала не менее 90°.

2. Конструкция полупроводникового прибора по п.1, отличающаяся тем, что в буртике вдоль его высоты изготовлены сквозные полости, сообщающиеся с замком пьедестала основания и верхней частью корпуса, расположенной выше буртика, буртик плотно охватывает верхнюю часть пьедестала и выступает над ним на высоту, превышающую высоту полупроводникового выпрямительного элемента.

3. Конструкция полупроводникового прибора по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что буртик содержит не менее двух сегментов, отстоящих друг от друга на расстояние не менее половины высоты пьедестала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8