DE7532876U

DE7532876U - Halbleitereinheit

Info

Publication number: DE7532876U
Application number: DE19757532876U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2546312A1; CH592961A5; FR2326040A1; NO763210L; NO146220C; FR2326040B1; NO146220B

Description

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19.9.1975

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Halbleitereinheit und Verfahren zur Herstellung derselben.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinheit mit einem oder mehreren Halbleiter-Scheibenelementen, welche zwischen Druckkörpern so eingespannt sind, dass jedes Halbleiter-Scheibenelement an seinen einander gegenüberliegenden Seitenflächen an je einem Druckkörper anliegt und mindestens zwei annähernd senkrecht zur Scheibenebene des Halbleiter-Scheibenelementes verlaufende Spannbolzen vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende über ein Joch miteinander verbunden sind, das über Federn am benachbarten Druckkörper abgestützt ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.

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Ha]bleitereinheiten dieser Art sind bereits bekannt (CH-PS 522 288, CH-PS 526 857). Bei diesen Halbleitereinheiten sind Tellerfeder-Pakete vorgesehen, die von einer auf das Joch wirkenden Schraube vorgespannt werden, bis das Joch an einem Anschlag anliegt, wodurch eine vorgegebene Spannkraft des· Tellerfeder-Paketes eingestellt ist. Die Spannbolzen sind in das. Joch eingeschraubt und an ihren anderen Enden mit Tellerfedsrn versehen, die den Bolzenkopf gegen den Druckkörper abstützen. Die Federn haben die Aufgabe, die bei Streckung der Spannbolzen durch das Spannen oder bei extrem hoher Wärmedehnung der Halbleitereinheit auftretende Druckänderung zwischen den Druckkörpern und dem Halbleiter-Scheibenelement zu begrenzen.

Tellerfeder-Pakete oder auch mehrschichtige Blattfedern haben den Nachteil, dass je Schichtungsreibfläche etwa 5 % Arbeitsverlust entsteht. Dieser Arbeitsverlust ist erheblich, da Schichtungen bis zu 10 Pederelementen üblich sind. Die Federkraft/Federweg-Kennlinie weist eine Hysterese auf, deren Ursache der Arbeitsverlust ist. Ferner betragen die Toleranzen der Federkraft von Tellerfedern bis zu 20 %. Diese Nachteile haben zur Folge,· dass bei geringen Veränderungen, z.B. durch Streckung oder Erwärmung der Spannbügelbolzen wesentliche Spannkraftänderungen auftreten, Die Verwendung einer

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einschichtigen Blattfeder ist nicht möglich, da diese eine zu geringe Federkraft aufweist, bzw. bei ausreichender Federkraft einen zu geringen Federweg und ein zu grosses Biegemoment.

Die in CH-PS 522 288 und CH-PS 526 857 beschriebenen Halbleitereinheiten setzen bei der Montage oder beim Auswechseln der Halbleiter-Scheibenelemente beiderseitige Zugänglichkeit voraus, die jedoch aus Platzmangel nicht immer gegeben ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitereinheit der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die die Nachteile des Bekannten nicht aufweist, und bei der ein konstanter Druck zwischen den Druckkörpern .und dem Halbleiter-Scheibenelement selbst bei geringer Längenänderung der Spannbolzen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Halbleitereinheit der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurcn gelöst, dass die federnden Mittel Schraubenfedern sind und dass Mittel zum •Vorspannen der Schraubenfedern vorgesehen sind.

Es ist von Vorteil, beim Vorspannen der Schraubenfedern zwischen dem Joch und dem benachbarten Druckkörper Anschlagmittel vorzusehen. Dadurch wird ein problemloses und exaktes

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Einstellen einer definierten Spannkraft gewährleistet. Vor« zugsweise sind die Anschlagmittel an dem Joch befestigte Distanzstifte. Um ein Verschieben oder Entweichen der Schlaubenfedern zu verhindern, sind die Schraubenfedern zweckmässigerweise auf den Spannbolzen und/oder auf den Distanzstiften angeordnet. Besonders geeignet sind Schraubenfedern, deren Federweg bei Nennfederkraft das ca. lJ0-fache der zu erwartenden maximalen Längenänderung der Spannbolzen beträgt, da diese Schraubenfedern einen konstanten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement und dem Druckkörper gewährleisten und ausseiMem den bei Halbleitereinheiten üblichen räumlichen Massen entsprechen. Bei Halbleitereinheiten, bei denen die Spannbolzen Teil eines Spannbügels sind, ist es zweckmässig, den Spannbügel an dem benachbarten Druckkörper zu befestigen. ] Dadurch wird erreicht, dass das Ersetzen des Halbleiterelements nur einseitige Zugänglichkeit (von der Jochseite) erfordert. Das Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen Halbleitereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der eine Druckkörper 5 und das Joch 11 unter Zwischenschaltung der Schraubenfedern 15 unter Zuhilfenahme der Mittel zum Vorspannen I¹I soweit gegen den genannten Druckkörper 5 gedrückt wird, bis die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft vorgespannt sind, und der andere Druckkörper l\ unter Zwischenschaltung des Halbleiter-Scheibenelementes 1 mit dieser Einheit handfest verbunden wird," und

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anachliesaend die Mittel zum Vorspannen 14 wieder gelöst werden.

Zweckmässigerweiae kann beim Zusammenbau auch so vorgegangen werden, dass auf den einen mit Spannbolzen 6 versehenen Druckkörper 4 unter . Zwischenschaltung des Halbleiter-Scheibenelementes 1 der andere Druckkörper 5 aufgesetzt wird, auf dem seinerseits das Joch 11 unter Zwischenschaltung der Schraubenfedern 15 angeordnet wird, und unter Zuhilfenahme der Mittel zum Vorspannen 14 das Joch 11 soweit gegen den benachbarten Druckkörper 5 gedrückt wird, bis die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft vorgespannt sind, das Joch 11 mit den Spannbolzen 6 handfest befestigt und das Mittel zum Vorspannen Ik wieder gelöst werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem nachstehend anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiel einer Halbleitereinheit.

Ein Halbleiter-Scheibenelement 1, dessen parallele Seitenflächen an je einer Stromschiene 2, 3 anliegen, ist mit den Stromschienen 2, 3 zwischen zwei Aluminiumdruckkörper 4, 5 ' eingespannt. Die Aluminiumdruckkörper 4, 5 sind mit je zwei Bohrungen senkrecht zur Scheibenebene des Halbleiterelementes

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versehen, In den Bohrungen befinden sich Spannbolzen 6, die mit einem Ende in einer Grundplatte 7 eingegossen sind. Die Spannbolzen 6 bilden mit der Grundplatte 7 einen Spannbügel 8, der an der Aussenseite des Druckkörpers ¹I mit einer Schraube 9 befestigt ist·. Die freien Enden der Spannbolzen 6 sind als Gewindezapfen 10 ausgebildet. Der Bügel 6 ist mit Ausnahme der Gewindezapfen ,10 allseitig mit einem isolierenden Kunststoff I

überzogen'. Ein Joch 11 ist mit drei Bohrungen senkrecht zur Plattenebene .versehen, wobei der Abstand zwischen den beiden äusseren Bohrungen gleich dem Abstand zwischen den Spannbolzen 6 und die dritte Bohrung genau dazwischen ist. Auf dem Joch 11 sind zwei Distanzstifte 12 jeweils zwischen den Bohrungen montiert. Das Joch 11 ist so auf die Spannbolzen 6 aufgesteckt, dass die Distanzstifte 12 mit dem Druckkörper 5 in Wechselwirkung stehen. Mit zwei auf die Gewindezapfen 10 aufgeschraubten Muttern 13 ist das Joch 11 befestigt. Eine durch die mittlere Bohrung des Joches 11 geführte Schraube 14 ist in den Druckkörper 5 eingeschraubt. Zwischen dem Druckkörper 5 und dem Joch 11 befinden sich drei zylindrische Schraubenfedern 15, je eine auf den Bolzen 6 und eine auf der Schraube

Zum Herstellen der Halbleitereinheit geht man so vor, dass man zwischen die Druckkörper 4, 5 und den daran befestigten Stromschienen 2, 3 das Halbleiterelement 1 einsetzt, jeweils eine

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Schraubenfeder 15 auf die Spannbolzen 6 steckt, die Schraube Ik durch die mittlere Bohrung des Joches 11 führt und auf die Schraube 11 eine Schraubenfeder 15 steckt. Das Joch 11 wird so auf die Spannbolzen 6 geisteckt, dass die Distanzstifte 12 gegen den Druckkörper 5 gerichtet sind. Nun schraubt man die Schraube 14 soweit in den Druckkörper 5, bis die Distanzstifte mit dem Druckkörper 5 in Wechselwirkung stehen, dadurch sind die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft gespannt. Dann werden die Muttern 13 von Hand festgedreht und die Schraube Ik wieder soweit gelöst, dass der Kraftfluss über die Spannbolzen 6 erfolgt.

Die Dimensionierung der Schraubenfedern 15 und die Anzahl der eingesetzten Schraubenfedern 15 ist abhängig von dem benötigten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement 1 und den Druckkörpern *J, 5. Als besonders geeignet haben sich Schraubenfedern 15 erwiesen, deren Pederweg bei Nennfederkraft das ca. 40-fache von der zu erwartenden maximalen Längenänderung beträgt. Die Aenderung der Federkraft ist bei derartig kleinen Längenänderungen vernachlässigbar gering. Dadurch gewährleisten Halbleitereinheiten nach der Erfindung einen konstanten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement 1 und den Druckkörpern k, 5.

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Bei Halbleitereinheiten, bei denen die Spannbolzen 6 fest in dem Druckkörper 4 montiert sind, ist eine ausreichende Isolation zwischen dem Druckkörper 5 und den mit diesen in Berührung stehenden metallischen Teilen vorzusehen.

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Claims

(Μ - 9 - 130/75 Schutzansprüche if

1. Halbleitereinheifc rait einem oder mehreren Halbleiter-Scheibenelementen, welche zwischen Druckkörpern so eingespannt sind, dass jedes Halbleiter-Scheibsnelement mit seinen einander gegenüberliegenden Seitenflächen an je einem Druckkörper anliegt und mindestens zwei annähernd zur Scheibenebene des Halbleiter-Scheibenelemente3 verlaufende Spannbolzen vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende über ein Joch miteinander verbunden sind,' das über federnde Mittel am benachbarten Druckkörper abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Mittel Schraubenfedern (15) sind und dass Mittel zum Vorspannen (14) der Schraubenfedern (15) vorgesehen sind.

2. Halbleitereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen dem Joch (11) und dem benachbarten Druck- μ

körper (5) Anschlagmittel vorgesehen sind.

3. Halbleitereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel Distanzstifte (12) sind.

4. Halbleitereinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

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dass dx9 Distanzstifte (12) an dem Joch (11) befestigt sind, '

5. Halbleitereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfedern (15) auf den Spannbolzen (6) angeordnet sind.

6. Halbleitereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfedern (15) auf den Distanssstiften (12) angeordnet sind.

7. Halbleitereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, : dass die Schraubenfedern (15) bei Nennfederkraft einen

! Federweg aufweisen, der das ca. 40-fache der zu erwarten- j

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den maximalen Längenänderung der Spannbolzen (6) beträgt. j

8. Halbleitereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, } dass als Mittel (14) zum Vorspannen mindestens eine mit

dem Joch (11) und dem benachbarten Druckkörper (5) zusam- · menwirkende Schraube (14) ist.

9. Halbleitereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Spannbolzen (6) in dem den Joch (11) abgewandten Druckkörper (4) fest montiert sind.

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t I 130/75 O 10, dadurch gekennzeichnet, : 1, dadurch gekennzeichnet, V - 11 - 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbügel (8) an dem benachbarten Druckkörper i 5, Kühlkörper sind. 7532876 30.06.77 10.
i Halbleitereinheit nach Anspruch dass die Spannbolzen (6) Teil eines Spannbügels (8) sind. ^; (¹J) befestigt ist. 12, dadurch gekennzeichnet, I 12. Halbleitereinheit nach Anspruch Halbleitereinheit nach Anspruch stromführend sind. dass die Druckkörper 4 und/oder BBC Aktiengesellschaft j
Brown, Boveri & Cie. \ 13. Halbleitereinheit nach Anspruch dass die Kühlkörper gleichzeitig