DE7936128U1

DE7936128U1 - ADAPTER FOR POTENTIAL-FREE MOUNTING OF PERFORMANCE SINGLE-SEMICONDUCTORS ON REFRIGERATORS

Info

Publication number: DE7936128U1
Application number: DE19797936128
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-04-24

Description

B R OWN , BO VE e I & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim 17. Dez. 1979B R OWN, BO VE e I & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim December 17, 1979

Mp.-Nr. 658/79 ZFE/P3-Bi/BtMp. No. 658/79 ZFE / P3-Bi / Bt

Adapter für die potentialfreie Montage von Leistungs-Einzelhalbleitern auf Kühlkörpern. Adapter for the potential-free assembly of single power semiconductors on heat sinks .

Aus der DE-Zeitschrift "BBC-Nachrichten" 1978, Seiten 200 bis 206 ist ein Halbleitermodul bekannt, der aus einer ebenen, metallischen Grundplatte und einem auf der Oberseite der metallischen Grundplatte befestigten, in der Seitenansicht etwa trapezförmigen Gehäuse aus Isoliermaterial besteht. Im Innern des Gehäuses sind auf der Oberseite der metallischen Grundplatte bereichsweise Isolierplättchen, z.B. aus metallisierter Keramik, befestigt, auf deren Oberseite Siliziumtabletten befestigt sind. Zur Kontaktierung der Siliziumtabletten untereinander sowie zur Herstellung von äußeren Anschlußkontakten sind Kupferbleche und -Laschen in geeigneter Weise vorgesehen. Die freien Räume sind mit einer isolierenden, aushärtenden Vergußmasse ausgefüllt. Dieser Aufbau ist auch aus dem DE-Om 78 03 801 bekannt.From the DE magazine "BBC News" 1978, pages 200 to 206, a semiconductor module is known, which consists of a flat, metallic base plate and one attached to the top of the metallic base plate, in the side view approximately trapezoidal housing made of insulating material. Inside the case are on top of the metallic base plate in areas with small insulating plates, e.g. made of metallized ceramic, attached to the top Silicon tablets are attached. For contacting the silicon tablets with one another and for production of external connection contacts, copper sheets and lugs are provided in a suitable manner. The free spaces are with filled with an insulating, hardening potting compound. This structure is also known from DE-Om 78 03 801.

17. 12, 197917. 12, 1979

Diese Modul haben eine große Verbreitung gefunden, da die potentialfreie Grundplatte eine Montage mehrerer derartiger Moduln auf einem einzigen Kühlkörper ermöglicht. Der Verdrahtungsaufwand wird verringert und Montagekosten eingespart werden.These modules have found widespread use, as the potential-free base plate enables several such modules to be assembled Modules on a single heat sink. The wiring effort is reduced and assembly costs are saved will.

Gewisse Nachteile des bekannten Moduls sind darin zu sehen, daß beim Ausfall eines Halbleiterelement·^ der ganze Modul versohrottet werden muß und daß eine freie Auswahl des Halbleiterelementes nicht möglich ist*Certain disadvantages of the known module can be seen in the fact that if a semiconductor element fails, the entire module must be slogged and that a free choice of Semiconductor element is not possible *

Bei Verwendung von Einzelhalbleiterelementen würde zwar die Notwendigkeit entfallen, bei Ausfall eines Halbleiterelementes auch das dazugehörige zweite Element zu verschrot- teni es ist bisher jedoch noch ke^ne einfache, montagefreundliche und dabei sichere Möglichkeit bekannt, mehrere Leistungs-Einzelhalbleiterelemente gegenseitig isoliert an einem Kühlkörper zu befestigen.When using single semiconductor elements while the need would be omitted in case of failure of a semiconductor element and the associated second element to scrapping th i it is far but still ke ^ ne simple, easy to install and thereby secure way known more for-single semiconductor elements mutually insulated to a heat sink to fix.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Adapter für die potentialfreie Montage von Leistungs-Ein^ zelhalbleitern auf Kühlkörpern und dergl. anzugeben, der die Vorteile der Einzelhalbleiter mit den Vorteilen der bekannten Moduln verbindet, und der möglichst die Verwendung der verbreiteten Modulkühlkörper gestattet.The present invention has for its object to provide an adapter for the floating assembly of power on ^ cell semiconductors on heat sinks and the like to indicate the combines the advantages of the single semiconductors with the advantages of the known modules, and the possible use of the widespread module heat sinks.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine ebene, metallische Grundplatte mit Befestigungsmitteln für eine Montage auf den Kühlkörpern, eine Anzahl von auf der Oberseite der Grundplatte bereichsweise Isolierplättchen, eine Anzahl von metallischen, auf den Isolierplättchen befestigten Klötzen mit Öffnungen an ihrer Oberseite für die Montage der Einzelhalbleiter und für die Kontaktierung, ein Gehäuse und eine Vergußmasse, die die Zwischenräume zwischen Grundplatte, Isolierplättchen, Gehäuse und Metallplättchen ausfüllt und isoliert.This object is achieved by a flat, metallic base plate with fastening means for mounting the heat sinks, a number of on the top of the base plate area-wise insulating plates, a number of metallic blocks attached to the insulating plate with openings on the top for the assembly of the individual semiconductors and for the contacting, a housing and a potting compound that form the spaces between the base plate, Insulating plate, housing and metal plate fills and insulates.

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· 4 t · 4 t

17. 12. 1979December 17, 1979

Dieser Adapter verbindet die Vorteile des bekannten Halbleiter-Moduls, d.h. die potentialfreie Montage an Kühlkör··« pern und dergl. mit den Vorteilen der Einzelhalbleiter, wie Austausch nur eines Halbleiterelements im Falle eines Defekts g und freie Wahl der Halbleiterelemente. Die Verwendung der Metallklötze, die beispielsweise aus Kupfer bestehen, garantiert einen geringen thermischen Widerstand vom Einzelhalbleiter zum Kühlkörper. Außerdem können Einzelhalbleiter und Adapter schon vormontiert werden.This adapter combines the advantages of the well-known semiconductor module, i.e. potential-free mounting on heat sinks and the like with the advantages of individual semiconductors, such as Replacement of only one semiconductor element in the event of a defect g and free choice of semiconductor elements. Using the Metal blocks made of copper, for example, guarantee a low thermal resistance of the individual semiconductor to the heat sink. In addition, individual semiconductors and adapters can be preassembled.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die öffnungen in den Metallklötzen als Gewindebohrungen ausgeführt. Diese Adapter sind für die Verwendung mit Halbleiterbauelementen mit Schraubsockel geeignet.According to an advantageous development, the openings are designed as threaded holes in the metal blocks. These adapters are for use with semiconductor components suitable with screw base.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die öffnungen in den Metallklötzen als zylindrische Vertiefungen ausgebildet. Sie dienen zum Einsetzen von Halbleiterbauelementen mit Einpreßgehäusen. According to another embodiment, the openings in the metal blocks formed as cylindrical recesses. They are used to insert semiconductor components with press-fit housings.

Vorzugsweise weist die Oberfläche der Metallklötze einen geringen überstand über die Oberseite des Gehäuses auf, um das Ansetzen von Montagewerkzeug zu ermöglichen.The surface of the metal blocks preferably protrudes slightly over the top of the housing to enable the application of assembly tools.

ge In einer vorteilhaften Weiteerbildung besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallklötzen des Adapters. Hierdurch wird eine einfache Montage von Halbleitern unterschiedlicher Gehäusepolarität ermöglicht.In an advantageous further development there is an electrical one conductive connection between metal blocks of the adapter. This makes assembly of semiconductors easy different housing polarity allows.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention is intended to be in the form of an exemplary embodiment are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Adapters,1 shows a partially sectioned side view of an adapter,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Adapter der Fig. 1.FIG. 2 shows a plan view of the adapter of FIG. 1.

658/79 ,.;, _ti_t -ΙίΙ,Η. j ;|i 1?. '(2. 1979658/79,.;, _T i _t -ΙίΙ, Η. j; | i 1 ?. '(2nd 1979

Pig. 3 eine teilweise geschnitten«? Seitenansicht einesPig. 3 a partially cut «? Side view of a

ähnliöh aufgebauten Adapters, FJg₄ i» eine Draufsicht auf den Adapter der Fig. 3.A similarly constructed adapter, FIG. ₄ i is a plan view of the adapter of FIG. 3.

Man erkennt in Fig. 1 eine metallische Grundplatte 1, die Bohrungen 7 für die Montage an einem Kühlkörper oder dergl. besitzt. An der Oberseite der Grundplatte 1 sind Isolierplättchen 2 befestigt. Diese Isolierplättchen 2 können aus Keramik oder einem Kunststoff bestehen. Als Isolier-Keramik kommt z.B. Aluminiumoxid oder Berylliumoxid in Frage, da diese beiden Materialien einen geringen Wärmewiderstand bei gleichzeitig hohem elektrischen Isoliervermögen besitzen. An der Oberseite der Isolierplättchen 2 sind Metallklötze 5.1» 5.2, 5.3 befestigt. Die Metallklötze besitzen an ihrer Oberseite Gewindebohrungen 8 zum Einschrauben von Lei-One recognizes in Fig. 1 a metallic base plate 1, which Bores 7 for mounting on a heat sink or the like. Has. On the top of the base plate 1 are insulating plates 2 attached. This insulating plate 2 can consist of ceramic or a plastic. As insulating ceramic e.g. aluminum oxide or beryllium oxide comes into consideration, since these two materials have a low thermal resistance at the same time have high electrical insulation properties. On the top of the insulating plate 2 are metal blocks 5.1 »5.2, 5.3 attached. The metal blocks have threaded holes 8 on their upper side for screwing in cable

stungs-Halbleiterbäuelementen mit Schraubsockel. Falls die Befestigung von Leistungs-Halbleiterbauelementen mit Einpreßgehäuse vorgesehen ist, genügt eine entsprechend tolerierte zylindrische Vertiefung.
20stungs semiconductor components with screw base. If power semiconductor components are to be fastened with press-fit housings, a correspondingly toleranced cylindrical recess is sufficient.
20th

Auf der Grundplatte 1 befindet sich weiterhin ein Gehäuse 3 aus isoliermaterial, welches die Isolierplättchen 2 und die Metallklötze 5.1, 5.2, 5.3 umfaßt. Die verbleibenden Leerräume im Innern des Gehäuses sind mit einer aushärtenden, elektrisch gut isolierenden Vergußmasse 4 ausgefüllt. Die Höhe von Gehäuse 3 und Metallklötzen 5.1, 5.2, 5.3 ist so aufeinander abgestimmt, daß die Metallklötze einen geringen überstand haben, der die Montage der Einzelhalbleiterelemente mit dem entsprechenden Werkzeug ermöglicht. 30On the base plate 1 there is also a housing 3 made of insulating material, which the insulating plate 2 and the metal blocks 5.1, 5.2, 5.3 includes. The remaining empty spaces inside the housing are coated with a hardening, electrically well insulating potting compound 4 filled. The height of the housing 3 and metal blocks 5.1, 5.2, 5.3 is matched so that the metal blocks have a small protrusion that the assembly of the individual semiconductor elements made possible with the appropriate tool. 30th

; Die Metallklötze 5.1, 5.2, 5.3 können untereinander durch; The metal blocks 5.1, 5.2, 5.3 can through each other

■ eine elektrisch leitende Verbindung 6 verbunden sein. Be-■ an electrically conductive connection 6 be connected. Loading

festigt man auf dem ersten Metallklotz 5.1 ein Leistungs-Halb-if you fix a power half-

j leiterelement, dessen Kathode mit dem Schraubsockel verbun-j conductor element, the cathode of which is connected to the screw base

den ist, und auf dem zweiten Metallklotz 5.2 ein weiteres Halbleiterbauelement, dessen Anode mit dem Schraubsockel verbunden ist, so ist an der» dritten Metallklotz 5.3 derden is, and on the second metal block 5.2 a further semiconductor component, the anode of which with the screw base is connected, the »third metal block 5.3 is the

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Mittelabgriff zugänglich, ohne daß zwischen Metallklötzen und Hälbieiterelefnenten zuäätzllehe Anächiußbl#öhe usw. eingelegt werden müßten. Der* geringe Wärmewiderstand vom Halbleiterbauelement zum Kühlkörper und die hohe elektri» sehe Isolier festigkeit können optimal genutzt werden.Center tap accessible without being between metal blocks and half-elephants additional Anächiußbl # öhe etc. should be inserted. The * low thermal resistance of the Semiconductor component to the heat sink and the high electrical energy » See insulation strength can be used optimally.

In den Pig. 3 und 4 ist ein Adapter dargestellt, der ähnlich wie der unter Fig. 1 und 2 beschriebene Adapter aufgebaut ist. Er weist zwei Metallklöt2e 5.1» 5.2 auf. Die Metallklötze besitzen an ihrer Oberseite jeweils Gewindebohrungen 8 eum Einschrauben von LeiStungs-Hableiterbauelementen mit Schraubsockel und Gewindebohrungen 9 zur Kontaktierung. Falls die Befestigung von Leistungs-Halbleiterbauelementen mit Einpreßgehäuse vorgesehen ist, genügt für sie eine entsprechend tolerierte zylindrische Vertiefung. Man befestigt Z.B. auf dem ersten Metallklotz 5.1 ein Leistungs-Halbleiterbauelement, dessen Kathode mit dem Schraubsockel verbunden ist, und auf dem zweiten Metallklotz 5.2 ein weiteres Halbleiterbauelement, dessen Anode '"it dem Schraubsockel verbunden ist.In the pig. 3 and 4 an adapter is shown which is similar as the adapter described in FIGS. 1 and 2 is constructed. It has two metal blocks 5.1 »5.2. the Metal blocks each have threaded bores 8 on their upper side for screwing in power semiconductor components with screw base and threaded holes 9 for contacting. If the fastening of power semiconductor components is provided with a press-fit housing, a correspondingly tolerated cylindrical one is sufficient for them Deepening. For example, a power semiconductor component is attached to the first metal block 5.1 The cathode is connected to the screw base, and a further semiconductor component is placed on the second metal block 5.2, whose anode '"is connected to the screw base.

Claims

New claims 1 to 5

1. Adapter for the potential-free mounting of single power semiconductors on heat sinks, characterized by a flat, metallic base plate (1) with fastening means (7) for mounting on the heat sinks, a number of insulating plates attached to the top of the base plate (1) (2), a number of metallic blocks (5.1, 5.2, 5.3) fastened to the insulating plate (2) with openings (8, 9) on their upper side for the assembly of the individual semiconductors and for the contacting, a housing (3) and a potting compound (4), which the gaps between the base plate (1), insulating plate (2), housing (3) and Met ^. ; Klotzen (5.1, 5.2, 5.3) and if.olated.

2. Adapter according to claim 1, characterized by threaded bores in the metal blocks (5.1, 5.2, 5.3).

3. Adapter according to claim 1, characterized by

cylindrical recesses in the metal blocks (5.1, 5.2, 5.3).

4. Adapter according to claim 1, 2 or 3, characterized due to the slight protrusion of the surface of the metal blocks (5.1, 5.2, 5.3) over the top of the housing (3).

5. Adapter according to at least one of claims 1 to 4, characterized by a connecting piece (6) between two Metal blocks (5.1, 5.2, 5.3) made of electrically conductive material.