專利名稱：一種大功率全控半導體器件的壓裝閥堆的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大功率全控半導體器件的壓裝閥堆，屬于電力電子技術 領域。
技術背景隨著電力電子技術的發(fā)展，功率半導體器件向更高電壓和更高電流等級 發(fā)展，隨之而來的，即是對與之配套的散熱器性能和半導體器件的緊固提出了更高的要求。在高壓應用領域中，平板式大功率器件(如GTO、 IGCT， 集成門極換流晶閘管IGCT，是一種新型的大功率器件，這個產(chǎn)品是對門極 可關斷晶閘管GTO的改進和完善)在電力電子變流技術中的應用己是十分 普遍，但是傳統(tǒng)的平板式大功率器件和散熱器件(特指水冷散熱器)在安裝 時多采用長螺栓將所有器件一起整體固定的方式。這種安裝方式采用專用設 備壓裝同心度較好，但是過程也較麻煩、壓裝復雜，很難保證器件要求的受 力大小和均勻性以及相關元件的一致性(保持元件的平行、同心、方向一致 性)。在應用IGCT功率器件的大功率單相逆變器電路中，為了保證電路中 的一些隱含參數(shù)滿足功率器件IGCT的要求，必須采用獨有的元器件排列方 式來實現(xiàn)。由于半導體功率器件IGCT要通大電流的要求，必須要達到這種 元器件所要求的壓緊力，傳統(tǒng)的壓裝方式很難做到。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種大功率全控半導體器件的壓裝閥堆，以便達 到安裝簡單，同時能很好的保證器件達到受力標準。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是 一種大功率全控半導體器件的 壓裝閥堆，該壓裝閥堆中部是兩個同樣的功率器件IGCT元件，兩個功率器 件IGCT元件中間是兩個散熱器，兩個功率器件IGCT元件外側還各設置一
個散熱器，各器件同軸線疊裝在一起，兩側的兩個散熱器外還各自向外側同 軸線疊裝有對應的絕緣墊、支撐件和簧板，兩簧板之間在軸線四周均勻串設 有至少三根螺桿，各元器件通過各螺桿緊固在一起。所述的兩支撐件中， 一個為彈性構件，另一個為萬向配合構件。所述的兩個功率器件IGCT元件中間的兩個散熱器方向相反。所述的兩個功率器件IGCT元件外側的散熱器和絕緣墊之間向外還各順 次設置一個二極管和一個散熱器。所述的各個二極管和功率器件IGCT元件的極性方向相同。所述的萬向配合構件支撐件為柱狀構件，柱狀構件與對應的簧板配合端 設置有球頭結構，該球頭與簧板表面的球面凹槽對應萬向配合。所述的彈性構件支撐件是一個含有碟形彈簧墊片和平墊的平頭螺釘結 構，平頭螺釘螺桿向外穿出對應的簧板，并裝上防脫螺母。所述的軸向疊裝的相鄰各部件之間通過定位銷定向。所述的兩簧板之間在軸線四周均勻串設有四根雙頭螺桿，四根雙頭螺桿 兩端分別穿出對應位置簧板的穿孔，端頭均通過螺母緊固，在壓裝閥堆一端 的四根螺桿端頭用另外的螺母固定有安裝板。本發(fā)明使用兩支撐件和簧板配合通過四周的螺桿進行緊固，壓裝簡單， 器件受力均勻，能夠保證構件的電器性能。使用萬向配合構件支撐件保證了 壓緊力施加于器件的表面，避免了非要上下表面完全平行且和器件的軸心完 全垂直。使用彈性構件支撐件保證了壓力機卸掉壓力后的壓緊力來源。在裝 置的四周應用四根長螺桿是為了讓裝置的四周能很好的露出來，便于外引冷 卻水管和電氣連接。使用絕緣墊的目的是為了提高裝置的絕緣能力，上下簧 板是框架部分，跟中間的器件是完全電氣絕緣的。兩個功率器件IGCT元件 中間設兩個散熱器，兩個散熱器方向相反，能夠保證更好的散熱性能。


圖l為本發(fā)明的結構示意圖； 圖2為圖1的左視圖； 圖3為圖l的俯視圖。
具體實施方式
場地要求要滿足條件，先將裝置的框架按順序把底部和螺桿組合在一 起，再將功率器件和散熱器串聯(lián)排列，在兩個器件中間用定位銷相互定位連 接(在散熱器的一側有它自身附帶的定位銷)，但在中間的兩個功率器件中 間是兩個方向相反的散熱器。在器件排列的兩端各有一個絕緣墊(它的絕緣 程度決定了整個裝置的電壓絕緣程度)，在底部是一個兩個平面關系可變的 下裝組件，在上部的是一個含有多層碟形彈簧的上支撐件(壓緊后是靠它產(chǎn) 生的應力來達到元件壓緊力的目的)。在下支撐件和上支撐件的外側分別是 下簧板和上簧板，在下支撐件和下簧板之間也有一個定位銷連接。上簧板則 是在中間有一孔讓上支撐件穿出同時達到定位的目的。使同一側的散熱器保 持在統(tǒng)一位置，同時讓功率元件也要上下左右保持一致，然后預緊四個螺 栓。整個裝置放到壓力機上，松開螺栓，在無壓力的時候再次調(diào)整器件方 向，然后加力到器件額定值，再把四個螺栓緊固，松開壓力機，取出壓裝閥 堆，安裝完成。具體的做法如下裝配場地必須清潔，有防塵和防靜電的設施。預裝開始前，水冷散熱片7、 二極管8和功率器件IGCT元件9連接的表面必須使 用棉絨布沾酒精(或乙醇)正確的清洗。.散熱片和半導體的表面應該小心處 理，避免劃傷或其他的損壞。兩支撐件中，上支撐件為彈性構件，下支撐件 為萬向配合構件。萬向配合構件支撐件為柱狀構件，柱狀構件與對應的下簧 板配合端設置有球頭結構，該球頭與簧板表面的球面凹槽對應萬向配合。彈 性構件支撐件是一個含有碟形彈簧墊片和平墊的平頭螺釘結構，平頭螺釘螺 桿向外穿出對應的簧板，并裝上防脫螺母。在雙頭螺桿上加絕緣套管。待散 熱片和器件晾干后，按下面的疊裝順序進行.- 如圖l、圖2、圖3所示，雙頭螺桿3—端加裝安裝板1用M12螺母加 彈墊并緊固——插入放在平臺上的下簧板2——定位銷6——加下支撐件4一 一定位銷6——絕緣墊5——定位銷6——散熱器7——二極管8——散熱器 7——定位銷6~~IGCT功率器件9——散熱器7——定位銷6——散熱器 7——IGCT功率器件9——散熱器7——定位銷6——二極管8——散熱器 7——定位銷6——絕緣墊5——加上支撐件10——把雙頭螺桿套入上簧板 11加M12螺母12。在安裝時必須使器件面面平穩(wěn)接觸良好。使各組件的中 心和上下簧板中心要在一條線上。在疊裝IGCT功率器件時必須專人扶住保 持平行放置。預壓裝成的IGCT閥堆見圖1。安裝時注意二極管及IGCT的 極性方向一致。使用扳手先緊固對角的螺桿，再緊另一對角，緊固時保證對角螺桿緊固力矩相同，保證四個螺桿的螺母在同一水平位置附近。在預緊前，應使同一側的散熱器保持在統(tǒng)一位置，同時讓IGCT功率器件也要上下左右保持一致。使用扳手緊固四個螺桿，當緊固較吃力時，可以認為預裝工作完成。當以上步驟完成以后，統(tǒng)一使用壓力機，在壓力機下壓前，在閥堆的底 部墊一平墊使閥堆的底座鋼片懸空，在閥堆的上部放上壓裝的工裝壓塊，防止壓力機接觸閥堆的上裝組件(蝶彈螺栓)，保證壓力機的壓力是完全加在 上下簧板上。在加力前，把閥堆螺母松開，并讓壓力機的壓力讀數(shù)為0。再次使同一 側的散熱器保持在統(tǒng)一位置，同時讓IGCT功率器件也要上下左右保持一 致。然后在閥堆的上下簧板兩面施加40kN的壓力，緊固閥堆的4個螺柱上 的螺母，緊固方法同預緊時一樣。為了防止偏壓，使用扳手先緊固對角的螺 桿，再緊另一對角，緊固時保證對角螺桿緊固力矩相同，保證四個螺桿的螺 母在同一水平位置。有可能的話，四個同時緊固。當使用扳手緊固較吃力 時，可以認為壓裝工作完成。把壓力機松開，取出閥堆。
權利要求
1. 一種大功率全控半導體器件的壓裝閥堆，其特征在于該壓裝閥堆中部是兩個同樣的功率器件IGCT元件，兩個功率器件IGCT元件中間是兩個散熱器，兩個功率器件IGCT元件外側還各設置一個散熱器，各器件同軸線疊裝在一起，兩側的兩個散熱器外還各自向外側同軸線疊裝有對應的絕緣墊、支撐件和簧板，兩簧板之間在軸線四周均勻串設有至少三根螺桿，各元器件通過各螺桿緊固在一起。
2、 根據(jù)權利要求1所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的兩支撐件 中， 一個為彈性構件，另一個為萬向配合構件。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的兩個功 率器件IGCT元件中間的兩個散熱器方向相反。
4、 根據(jù)權利要求3所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的兩個功率器 件IGCT元件外側的散熱器和絕緣墊之間向外還各順次設置一個二極管和一 個散熱器。
5、 根據(jù)權利要求4所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的各個二極管 和功率器件IGCT元件的極性方向相同。
6、 根據(jù)權利要求5所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的萬向配合構 件支撐件為柱狀構件，柱狀構件與對應的簧板配合端設置有球頭結構，該球 頭與簧板表面的球面凹槽對應萬向配合。
7、 根據(jù)權利要求6所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的彈性構件支 撐件是一個含有碟形彈簧墊片和平墊的平頭螺釘結構，平頭螺釘螺桿向外穿 出對應的簧板，并裝上防脫螺母。
8、 根據(jù)權利要求3、 4、 5或6所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的 軸向疊裝的相鄰各部件之間通過定位銷定向。
9、根據(jù)權利要求8所述的壓裝閥堆，其特征在于所述的兩簧板之間 在軸線四周均勻串設有四根雙頭螺桿，四根雙頭螺桿兩端分別穿出對應位置 簧板的穿孔，端頭均通過螺母緊固，在壓裝閥堆一端的四根螺桿端頭用另外 的螺母固定有安裝板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率全控半導體器件的壓裝閥堆，該壓裝閥堆中部是兩個同樣的功率器件IGCT元件，兩個功率器件IGCT元件中間是兩個散熱器，兩個功率器件IGCT元件外側還各設置一個散熱器，各器件同軸線疊裝在一起，兩側的兩個散熱器外還各自向外側同軸線疊裝有對應的絕緣墊、支撐件和簧板，兩簧板之間在軸線四周均勻串設有至少三根螺桿，各元器件通過各螺桿緊固在一起。本發(fā)明使用兩支撐件和簧板配合通過四周的螺桿進行緊固，壓裝簡單，器件受力均勻，能夠保證構件的電器性能。使用萬向配合構件支撐件保證了壓緊力施加于器件的表面，避免了非要上下表面完全平行且和器件的軸心完全垂直。使用彈性構件支撐件保證了壓力機卸掉壓力后的壓緊力來源。
文檔編號H01L25/07GK101211905SQ20071010146
公開日2008年7月2日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權日2006年12月30日
發(fā)明者張東江, 李正力, 陳天錦 申請人:許繼集團有限公司;許繼電源有限公司